金属切削原理与刀具

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1、2021/7/201第3章金属切削原理与刀具本章要点金属切削刀具金属切削的基本规律金属切削基本规律的应用刀具磨损与刀具寿命切削用量的选择23.1刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损的形态1——正常磨损二、刀具磨损的形态2——非正常磨损（刀具破损）三、刀具磨损的原因四、刀具磨损过程五、刀具寿命（耐用度）及其经验公式1.刀具寿命定义2.刀具寿命（耐用度）经验公式3.影响刀具寿命的因素4.刀具寿命的选择第三节金属切削基本规律的应用33.2切削用量的选择一、影响切削变形因素二、切削用量对切削加工的影响三、切削用量制定的步骤—

2、—传统方法四、提高切削用量的途径五、改善切削加工性的途径第三节金属切削基本规律的应用43.1刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损的形态1——正常磨损1.前刀面磨损2.后刀面磨损3.边界磨损51.前刀面磨损(月牙洼磨损)形成条件：切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，切屑与前面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应剧烈，在接触面很大，切削液难以渗入。前刀面在高温高压由于切屑的作用形成月牙洼。形式：前刀面磨出月牙洼，月牙洼的位置发生在刀具前刀面上切削温度最高的地方。影响：削弱刀刃强度，降低加工质量。61.

3、前刀面磨损(月牙洼磨损)影响：削弱刀刃强度，降低加工质量。月牙洼和切削刃之间有一条小棱边。在磨损过程中，月牙洼的宽度、深度不断增大，当月牙洼扩展到使棱边很窄时，切削刃的强度大为削弱，极易导致崩刃。2021/7/2072.后刀面磨损形成条件：在切削速度较低、切削厚度较小的情况下切削塑性材料或加工脆性材料时，主要发生后刀面磨损。形式：由于加工表面和刀具后刀面间存在着强烈的摩擦，在后刀面上毗邻切削刃的地方很快被磨出后角为零的小棱面，这就是后刀面磨损。影响：切削力↑,切削温度↑,产生振动，降低加工质量。2021/7/2

4、083.边界磨损形成条件：切削钢料，或加工铸、锻等外表皮粗糙的工件时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损。9刀具磨损的形态10二、刀具磨损的形态2——非正常磨损（刀具破损）刀具破损的主要形式：脆性破损和塑性破损。脆性破损：裂纹、崩刃、破碎等，塑性破损：卷刃（刀刃塑性变形）。用陶瓷、超硬刀具材料制成的刀具进行断续切削，或者加工高硬度材料时，刀具的脆性破损就更加严重。3.1刀具磨损与刀具寿命11形式状况实例脆性破损硬质合金和陶瓷刀具在机械应力和热应力冲击作用

5、下常发生。1)崩刃切削刃上产生小的缺口。缺口尺寸较小时，刀刃还能继续切削。但在继续切削过程中，刃区崩损部分会迅速扩大，可能使刀具完全失效。陶瓷刀具切削时；硬质合金刀具断续切削时2)破碎切削刃上发生小块碎裂或大块断裂，不能继续正常切削。硬质合金和陶瓷刀具断续切削时3)剥落在前、后刀面上几乎平行于切削刃而剥下一层碎片，经常连切削刃一起剥落。陶瓷刀具端铣时4)裂纹较长时间连续切削后，由于疲劳而引起裂纹的一种破损。有热裂纹；机械疲劳裂纹，当这些裂纹不断扩展合并，就会引起切削刃的碎裂或断裂。塑性破损由于高温和高压的作用，

6、在前、后刀面和切屑、工件的接触层上，刀具表层材料发生塑性流动而丧失切削能力。高速钢刀具因其耐热性较差，易出现12三、刀具磨损的原因刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；前、后刀面上的接触压力很大，有时超过被切材料的屈服强度；接触面的温度也很高，如硬质合金加工钢料时可达800~1000℃。因此，刀具磨损是机械的、热的和化学的三种作用的综合结果。3.1刀具磨损与刀具寿命2021/7/2013形式状况实例1.磨粒磨损碳化物（Fe3C、TiC等）、氮化物（AlN、Si3N4等）和氧化物（SiO2、Al2O3等）等

7、硬质点以及积屑瘤碎片等，在刀具表面刻划出沟纹。在各种切削速度下都存在，它是低速刀具(如拉刀、板牙等)磨损的主要原因。2.粘结磨损切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘结。刀具表面上的微粒逐渐被切屑或工件粘走。高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具都可能发生。硬质合金具在中等偏低的切削速度下切削塑性金属时，磨损比较严重。3.扩散磨损高温下，刀具和工件、切屑双方的化学元素互相扩散到对方去，改变了原来材料的成分与结构，削弱了刀具材料的性能，加速磨损过程。扩散磨损

8、的快慢和程度与刀具材料中化学元素的扩散速率关系密切。4.化学磨损较高温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损。空气不易进入刀—屑接触区，化学磨损中因氧化而引起的磨损最容易在主、副切削刃的工作边界处形成，从而产生较深的磨损沟纹。5.相变磨损刀具材料（高速钢）因切削温度升高达到相变温度（550~600°C）时，使金相组织发生变