刀具磨损和刀具寿命.pptx

§3.6刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损形态和磨损机制切削过程中，随着切屑的不断产生和切除，刀具本身也要逐渐磨损或发生破损(如崩刃、碎断、剥落。裂纹等)。刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力和切削温度升高，甚至产生振动使其不能继续正常工作。因此刀具磨损直接影响加工效率、加工质量和成本。1.刀具磨损的形式切削时，刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触，产生剧烈摩擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。但它们的磨损情况有各自不同的特点，而且相互影响：刀具磨损形式有以下几种：前刀面磨损后刀面磨损边界磨损(1)前刀面磨损(月牙洼磨损)切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，切屑在前刀向上经常会磨出一个月牙洼。出现月牙洼的部位就是切削温度最高的部位。月牙洼和切削刃之间有一条小棱边，月牙洼随着刀具磨损不断变大，当月才洼扩展到使棱边变得很窄时，切削刃强度降低，极易导致崩刃。月牙洼磨损量以其深度KT表示。(3)边界磨损切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处和副切削刃靠近刀尖处，磨出较深的沟纹，这种磨损称作边界磨损。沟纹的位置在主切削刃与工件待加工表面、副切削刃与已加工表面接触的部位（1）硬质点磨损这主要是由于工件材料中的杂质、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沟纹。各种切削速度下刀具都会产生硬质点磨损，但低速时它是刀具磨损的主要原因。因为这时切削温度较低，其它各种形式的磨损还不显著。一般可以认为，由硬质点磨损产生的磨损量与切削路程或刀具与工件相对滑动距离成正比。（3）扩散磨损由于切削过程中产生的切削温度高，而且刀具表面始终与被切出的切屑和工件的新鲜表面相接触和摩擦，它们具有巨大的化学活动性，所以两摩擦面的化学元素有可能相互扩散，因而使双方的化学成分都发生变化，削弱刀具材料的切削性能，从而加速刀具的磨损。扩散速度随切削温度升高而加快。二、刀具磨损过程及磨钝标准1.刀具的磨损过程对切削过程中刀具后刀面磨损量VB进行定时(或定切削行程)测量可得刀具磨损过程的典型磨损曲线。刀具磨损过程可分为三个阶段：2.刀具磨钝标准刀具的磨钝标准即指所规定的刀具磨损量的极限值，或不能继续使用的限度。生产中，控制刀具磨损量的方法，主要是根据切削中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。例如：粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的变化，以及是否出现不正常的声音和振动现象等。精加工时可观察加工表面粗糙度变化，以及测量加工零件形状和尺寸的精度等。如发现异常现象就要及时换刀。制订刀具的磨钝标准时，既要考虑充分发挥刀具的切削能力，又要考虑保证工件的加工质量。精加工时磨钝标准取较小值，粗加工时取较大值；工艺系统刚性差时，磨钝标准取较小值；切削难加工材料时，磨钝标准也要取较小值。二．刀具寿命的经验公式实验方法按ISO国际标准对车刀耐用度试验的规定：当切削刃磨损均匀时，取VB=0.3mm；磨损不均匀时则取VBmax=0.6mm。固定其它的切削条件，在常用的切削范围内，取不同的切削速度vl、v2…，对应的耐用度Tl、T2…。在对数坐标纸上定出各点(vl，T1)、(v2，T2)、（v3，T3)、…。可得：在一定切削速度范围内，它们基本上是在一条直线上。这就是刀具磨损耐用度曲线。三．进给量和切削深度与刀具耐用度的关系用作v一T曲线相同的方法，可以在固定其它切削条件，只变化进给量f和切削深度ap，分别得到与v一T类似的关系；即综合式速度、进给量、切削深度，可以得到切削用量与耐用度的一般关系式：式中CT—耐用度系数，与刀具、工件材料和切削条件有关；x、y、z—指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。切削用量与刀具寿命密切相关。刀具寿命T定得高，切削用量就要取得低，虽然换刀次数少，刀具消耗少了，但切削效率下降，经济效益未必好；刀具寿命T定得低，切削用量可以取得高，切削效率是提高了，但换刀次数多，刀具消耗变大，调整刀具位置费工费时，经济效益也未必好。在生产中，确定刀具寿命有两种不同的原则，按单件时间最少的原则确定的刀具寿命叫最高生产率刀具寿命，按单件工艺成本最低的原则确定的刀具寿命叫最小成本刀具寿命。一般情况下，应采用最小成本刀具寿命，在生产任务紧迫或生产中出现节拍不平衡时，可选用最高生产率刀具寿命。四、刀具的破损(2)后刀面磨损由于后刀面和加工表面问的强烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面，这种磨损形式称作后刀面磨损。切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削塑性材料时，后刀面磨损是主要形态。后刀面上的磨损棱带往往不均匀，刀尖附近(C区)因强度较差，散热条件不好，磨损较大；中间区域(B区)磨损较均匀，其平均磨损宽度以VB