刀具磨损与耐用度.ppt

机械制造技术基础刀具失效形式：
磨损（正常工作时逐渐产生的损耗。磨损是连续的、逐渐的发展过程。）
破损（突发的破坏，随机的）（1）正常磨损1.前刀面磨损
月牙洼磨损的形成过程：
切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应很强烈，接触面又有很高的压力和温度，接触面积中有80%以上是实际接触，空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损。使刀刃强度降低，易导致刀刃破损。切削温度最高的地方2）后刀面磨损刀具的磨损形态刀具磨损方式课堂问题？1.磨粒磨损（5）相变磨损（7）塑性变形切削速度对刀具磨损强度的影响
1-硬质点磨损；2-粘结磨损；3-扩散磨损；4-氧化磨损◆磨粒磨损
——各种切速下均存在
——低速情况下刀具磨损的主要原因
◆粘结磨损（冷焊）
——刀具材料与工件材料亲和力大
——刀具材料与工件材料硬度比小
——中等偏低切速刀具磨损过程刀具的磨损过程:刀具的磨钝标准：
刀具磨损到一定程度后，切削力、切削温度显著增加，加工表面变得粗糙，工件尺寸可能会超出公差范围，切屑颜色、形状发生明显变化，甚至产生振动或出现不正常的噪声等。需要根据加工要求规定一个最大的允许磨损值，这就是刀具的磨钝标准。
通常以主后刀面中间部分平均磨损量VB作为磨钝标准。国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是以下任何一种：
（1）VB=0.3mm；
（2）如果主后刀面为无规则磨损，取VBmax=0.6mm；
（3）前面磨损量KT=0.06+0.3f（f为进给量）自动化生产中的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损量作为刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量NB值。制定刀具磨钝标准需考虑被加工对象的特点和加工条件的具体情况：
工艺系统刚性差，规定小的磨钝标准；
切削难加工材料时，小的磨钝标准；
加工精度及表面质量要求高时，小的磨钝标准；
加工大型工件，适当增大磨钝标准；
刀具耐用度概念2.刀具耐用度的影响因素1）切削用量对刀具耐用度的影响各种切削速度下的刀具磨损曲线在双对数坐标上的T—v曲线b.进给量、背吃刀量与刀具耐用度的关系例如，当用硬质合金车刀车削sb=0.63GPa的中碳钢时，切削用量与刀具耐用度的关系为：

切削用量对刀具寿命T的影响程度与切削用量对切削温度θ的影响程度是一致的，切削速度对刀具寿命的影响最大，其次是进给量，背吃刀量的影响最小。

影响顺序：vc——f——ap
增大前角γo，切削力减小，切削温度降低，刀具耐用度提高。不过前角太大，刀具强度变低，散热变差，刀具耐用度反而下降。

减小主偏角κr与增大刀尖圆弧半径rε，能增加刀具强度，降低切削温度，从而提高刀具耐用度。但过分减小κr，由于背向力Fp的增大可能会引起振动而降低耐用度。工件材料的硬度、强度和韧性越高，刀具在切削过程中的产生的温度也越高，刀具耐用度也越低。
硬度、强度和韧性↑——刀具耐用度↓

工件材料的延伸率愈大或导热系数愈小，切削温度升高，刀具耐用度下降。
课堂问题？合理选择刀具耐用度，可以提高生产率和降低加工成本。刀具耐用度定得过高，就要选取较小的切削用量，从而降低了金属切除率，降低了生产率，提高了加工成本。反之耐用度定得过低，虽然可以采取较大的切削用量，但却因刀具磨损快，换刀、磨刀时间增加，刀具费用增大，同样会使生产率降低和成本提高。刀具耐用度对生产率和加工成本的影响式中to、tm、ta、tc分别为工序时间、基本时间、辅助时间和换刀时间；T为刀具耐用度。令f，ap为常数，有：（3-18）以一定时间内企业能获得最大利润为目标来制定。
综上所述，如按最低成本制定耐用度，则会有较长的加工工时；如按最大生产率制定耐用度，则工序成本较高。最大利润耐用度兼顾这两个方面进行考虑。
一般生产中，常常采用最低成本耐用度，只有在任务紧迫或生产中出现不平衡环节时，才能采用最大生产率耐用度。关于最大利润耐用度，目前研究得不够。4）刀具耐用度的选择原则常用刀具耐用度
参考值非正常磨损破损
刀具破损比例较高，硬质合金刀具有50％～60％是破损。特别是用脆性大的刀具连续切削或加工高硬度材料时，破损较严重。它又分为以下几种形式：
碎断：小块碎裂或大块断裂。硬质合金和陶瓷刀具断续切削时常出现。
崩刃特点是在切削刃产生小的缺口，尺寸与进给量相当。硬质合金刀具断续切削时容易产生。
剥落特点是前后刀面上平行于切削刃剥落一层碎片，常与切削刃一起剥落。陶瓷刀具端铣常发生剥落，另外硬质合金刀具连续切削也发生。
裂纹特点是垂直或倾斜于切削刃有热裂纹。由于长时间连续切削，刀具疲劳而引起。
塑性破损特点是刀刃发生塌陷。是由于切削时高温高压作用引起的。针对被加工工件材料和零件的特点，合理选择刀具材料的种类和牌号；
合理选择刀具几何参数；
合理选择切削用