6第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度 - 副本.ppt

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1、第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度一、刀具的磨损二、刀具的耐用度重点和难点：掌握刀具的耐用度概念及合理耐用度的确定条件。刀具损坏磨损破损刀具磨损工件加工精度降低表面粗糙度升高切削力和切削温度升高产生振动，不能继续正常工作脆性破损塑性破损存在机械、热和化学作用以及摩擦、粘结、扩散等现象1、前刀面磨损（月牙洼磨损）2、后刀面磨损3、边界磨损一、刀具的磨损形态刀具磨损—指刀具在正常的切削过程中，由于物理的或化学的作用，使刀具原有的几何角度逐渐丧失。前刀面磨损前刀面磨损发生在前刀面切削温度最高的位置。随着切削的进行，磨损的

2、月牙洼逐渐扩宽、加深，发展到与切削刃之间的棱边变得很窄时，使切削刃强度降低，易导致切削刃破损。其磨损值以其最大深度KT表示。后刀面磨损发生在下列区域：（1）刀尖部分（C区）：强度较低，散热条件差，磨损比较严重，其最大值为VC；（2）主切削刃靠近工件待加工表面部分（N区）：磨成较深的沟，磨损带宽度以VN表示；（3）在后刀面磨损带的中间部位（B区）：磨损比较均匀，其平均宽度以VB表示，而其最大宽度以VBmax表示。边界磨损N区磨损常被称为边界磨损。边界磨损主要是由于工件在边界处的加工硬化层、硬质点和刀具在边界处的较大

3、应力梯度和温度梯度所造成的。1、硬质点磨损2、粘结磨损3、扩散磨损4、化学磨损二、磨损原因机械磨损—由工件材料中硬质点的刻划作用引起。热、化学磨损—由粘结、扩散、腐蚀等引起的。1.硬质点磨损由于工件材料中的杂质、材料基体组织中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤的碎片等所造成的机械磨损，它们在刀具表面上划出一条条的沟纹。高速钢，易产生硬质点磨损；硬质合金刀具有很高的硬度，不易产生此磨损。低速刀具磨损的主要表现形式。2.粘结磨损刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生的结合现象。接触面，足够大的压力和温度，

4、冷焊现象。粘结点的破裂多发生在硬度较低的一方，即工件材料上。粘结强度系数K0—单位粘结力与刀具材料的抗拉强度之比。K0↑，表示粘结磨损剧烈程度↑低温时，粘结剧烈程度比高温时小很多。随着温度↑，粘结强度增加很快。3.扩散磨损由于切削时的高温，两摩擦面的化学元素有可能扩散到对方去，使得两者的化学成分发生变化，削弱刀具材料的性能，加速磨损过程。切削温度↑，扩散速度↑。不同元素的扩散速度是不同的。YT大于YG扩散速度与切屑底层在刀具表面上的流动速度有关。流动速度↑，扩散磨损↑。4.化学磨损在一定温度下，刀具材料与某些周围

5、介质（O2、切削液中S、N）起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，而被切屑带走，加速刀具磨损；或因为刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具磨损。对一定的刀具和工件材料，起主导作用的是切削温度。在低温区，以机械磨损为主；在较高的温度区，以热、化学磨损为主。三、磨损过程与磨钝标准1、磨损过程初期磨损正常磨损急剧磨损2、磨钝标准根据加工情况规定的一个最大允许磨损值。一般刀具的后刀面都发生磨损，而且测量比较方便，故按后刀面磨损量来制订磨钝标准（指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值，以VB表示）。制订磨钝标

6、准应考虑以下因素：（1）工艺系统刚性；（2）工件材料；（3）加工精度和表面质量；（4）工件尺寸。工件材料加工性质磨钝标准VB（mm）高速钢硬质合金碳钢、合金钢粗车1.5-2.01.0-1.4精车1.00.4-0.6灰铸铁、可断铸铁粗车2.0-3.00.8-1.0半精车1.5-2.00.6-0.8耐热钢、不锈钢粗车、精车1.01.0四、刀具耐用度（thetoollife)—由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具磨钝标准所经过的总切削时间。表征刀具材料切削性能优劣的综合性指标。在相同切削条件下，使用寿命越高，表明刀具

7、材料的耐磨性越好。在比较不同的工件材料切削加工性时，刀具使用寿命也是一个重要的指标，刀具使用寿命越高，表明工件材料的切削加工性越好。通过单因素试验得到刀具耐用度的经验公式：T条件：用YT15硬质合金车刀切削σ=0.637GPa的碳钢时（f≥0.7mm/r)切削速度v对刀具使用寿命影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小。随着切削速度V的变化，为保证VB不变的刀具使用寿命T必须作相应的变化。五、合理刀具耐用度的确定当刀具使用寿命规定过高，允许采用的切削速度就低，使生产效率降低；加工时间加长，使得该工序的机床费用和人

8、工费用增加，成本提高。若刀具使用寿命规定过低，则切削速度虽然可以很高，但刀具磨损加快，换刀次数增加，装刀、卸刀及调整机床的时间增多，刀具消耗及磨刀有关费用均提高,生产效率也降低，成本也增高。五、合理刀具耐用度的确定1.最高生产率耐用度—以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间为最少来衡量的。令dtw/dT=0,即得最高生产率耐用度为：tw-单件工序的工时t