切削原理 刀具磨损及耐用度.ppt

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1、机械制造技术主讲人：纪晶第3章金属切削过程的基本规律及其应用§3-1金属切削过程的基本规律一、切削变形二、切削力三、切削热及切削温度四、刀具磨损与刀具耐用度五、切削层参数与切削形式§3-2金属切削过程基本规律的应用一、工件材料的切削加工性二、切削液三、刀具几何参数的选择四、切削用量的合理选择§3-1金属切削过程的基本规律四、刀具磨损与刀具耐用度（一）刀具的磨损形式：1．正常磨损：三种◆后刀面磨损由于已加工表面和后刀面存在压力和摩擦，在与切削刃连接的后刀面上，磨出长度为b、后角为零或小于零（副后角）的小棱面→后刀面磨损。§3-1金属切削过程的基本规律正常磨损形式§3-1金属切削

2、过程的基本规律分三个区域：①C区：近刀尖处磨损较大区域→↑，散热条件↓→VC；②N区：近待加工表面处，为全长的1/4的区域，在边界处磨出较长沟槽→由于氧化层或上工序加工硬化造成→VN；③B区：在C、N之间磨损较均匀的磨损区→VBmax。◇在切削速度较低，切削厚度较小，切削塑性材料或切削脆性材料时→后刀面磨损。§3-1金属切削过程的基本规律◆前刀面磨损（月牙洼磨损）：切削塑性材料，切削速度较高，切削厚度较大时，前刀面承受高压、高温及摩擦，使前刀面磨出月牙洼（月牙洼深度KT）。刀具耐热性和耐磨性不足时，在前刀面发生月牙洼磨损，此处切削温度最高——崩刃。◆边界磨损（前、后刀面同时磨

3、损）：加工塑性材料、中等切削速度、中等进给量。2．非正常磨损（破损）：指刀具在切削过程中尚未达到磨损标准受到损坏而不能继续使用的现象。按刀具材料分：☆脆性破损：机械和热冲击作用①崩刃②剥落③崩碎（碎断）④裂纹在切削刃上产生小缺口，尺寸与进给量相当，还可以用。常发生在脆性刀具材料上，如陶瓷刀具。发生在前、后刀面上，方向近似平行切削刃。产生积屑瘤、粘结现象、有冲击负荷时容易发生。主要发生在脆性大的刀具材料，如含TiC高的硬质合金、陶瓷、立方碳化硼刀具。在切削刃上发生小块碎裂或大块碎裂（是崩刃的进一步发展）。机械疲劳裂纹，方向平行切削刃；热应力裂纹：由于热冲击引起，方向垂直切削刃。

4、如用硬质合金铣刀进行高速铣削时，刀齿不断受到周期性的冲击和交变热应力，在前刀面上产生梳状裂纹。§3-1金属切削过程的基本规律§3-1金属切削过程的基本规律☆塑性破损：高温、高压作用，切削刃产生①卷刃②刃区塌陷(烧刀)③塑性变形多发生在合金工具钢、高速钢刀具、硬质合金刀具在高温和三向压应力状态下工作。§3-1金属切削过程的基本规律（二）刀具磨损的原因切削过程刀具磨损的特点：刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；接触压力大，有时超过被切削材料的屈服强度→高压；接触面的温度高，硬质合金可达800～1000℃，高速钢可达300～600℃→高温。刀具磨损在高温高压条件下产生的，刀

5、具的正常磨损是由机械的和热的、化学的三种作用的综合结果。§3-1金属切削过程的基本规律1．磨粒磨损（硬质点磨损）工件材料中硬质点、脱落积屑瘤碎片对刀具表面的机械划伤→刀具磨损。硬质点：→碳化物（、、）；氮化物（、）；氧化物（、）；金属间的化合物。低速刀具（手工刀具、高速钢刀具）在前刀面和后刀面上发现由于磨粒磨损产生的沟纹。§3-1金属切削过程的基本规律2．粘结磨损（冷焊磨损）刀—工或刀—屑接触面出现冷焊现象（粘结现象），粘结点因相对运动，粘结层（冷焊层）将产生破裂，由于交变应力、疲劳裂纹、内应力、刀具材料组织不均匀等，粘结层的破裂发生在刀具，刀具材料的颗粒被切屑或工件带走，从

6、而造成的刀具磨损。一般发生在中、高切削速度下，加工塑性金属材料→常发生在前刀面上。§3-1金属切削过程的基本规律3．扩散磨损：高温切削金属材料时，切屑、工件与刀具接触过程中，双方的化学元素相互扩散，改变了材料原来成分和结构，使刀具表层变得脆弱，从而造成刀具磨损。示例:用硬质合金刀具切削钢时，从800℃开始，硬质合金中的钴扩散到切屑、工件，WC分解为钨和碳后扩散给工件→硬质合金表面贫钨和碳，钴减少，降低粘结强度，而工件的铁和碳→高脆性的复合碳化物。固态下，金属原子扩散从浓度高的区域—浓度低的区域流动。§3-1金属切削过程的基本规律4．化学磨损（氧化磨损）在一定温度下（700～8

7、00℃），刀具材料与周围介质（空气中的氧、切削液中极压添加剂硫、氯）起化学反应，在刀具表面形成硬度低、耐磨性差的化合物→加速刀具磨损。主要发生在硬质合金刀具中→脆性↑，强度↓。5．相变磨损当刀具上最高温度超过材料相变温度时，刀具表面金相组织发生变化。硬度下降，加速刀具磨损（刀面塌陷和刀刃卷曲）。合金工具钢相变温度300～350℃；高速钢相变温度550～600℃。§3-1金属切削过程的基本规律（三）刀具的磨损过程和磨钝标准1．刀具磨损过程：正常磨损条件下，切削时间↑，刀具磨损↑。刀具后刀面磨损曲线刀具磨损