刀具磨损、切削加工技术经济简析

1、五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度 刀具从开始切削到完全报废，实际切削时间的总和称为刀具刀具从开始切削到完全报废，实际切削时间的总和称为刀具寿命。寿命。刀具磨损刀具磨损主要原因：主要原因：（1）磨料磨损）磨料磨损 （2）粘接磨损）粘接磨损（3）相变磨损）相变磨损（4）扩散磨损）扩散磨损1、刀具磨损的形式和过程：、刀具磨损的形式和过程： 刀具正常磨损时，刀具正常磨损时，根据磨损部位不同分为三种形式根据磨损部位不同分为三种形式，见下图。，见下图。（1 1）后刀面磨损）后刀面磨损( (小棱面小棱面) ) （2 2）前刀面磨损前刀面磨损（月牙洼（月牙洼）切削铸铁切削铸铁;以较小的切削厚度

2、切削塑性金属以较小的切削厚度切削塑性金属材料时，主要发生这种磨损。材料时，主要发生这种磨损。在以较高的切削速度和较大的切削在以较高的切削速度和较大的切削厚度切削塑性金属时厚度切削塑性金属时,产生这种磨损产生这种磨损形式。形式。（3 3）前、后刀面同时磨损前、后刀面同时磨损切削塑性金属时，采用中等切削速度切削塑性金属时，采用中等切削速度和中等进给量较常出现的磨损形式。和中等进给量较常出现的磨损形式。 2、刀具磨损过程、刀具磨损过程： 随着切削时间的增随着切削时间的增长，刀具磨损程度将长，刀具磨损程度将逐渐增加。典型的磨逐渐增加。典型的磨损曲线如图所示，刀损曲线如图所示，刀具磨损过程可以分为具磨损

3、过程可以分为三个阶段。三个阶段。（1 1）初期磨损阶段）初期磨损阶段 （2 2）正常磨损阶段）正常磨损阶段 （3 3）急剧磨损阶段）急剧磨损阶段 在刀具正常磨损阶段的后期、急剧磨损阶段之前，换刀在刀具正常磨损阶段的后期、急剧磨损阶段之前，换刀重磨最好。重磨最好。 3、影响刀具磨损的因素、影响刀具磨损的因素 1）切削用量：）切削用量： 增大切削用量时切削温度升高，将加剧增大切削用量时切削温度升高，将加剧刀具的磨损。其中，切削速度对刀具磨损的影响最大；刀具的磨损。其中，切削速度对刀具磨损的影响最大； 2）刀具材料、刀具几何形状、工件材料及是否使用切）刀具材料、刀具几何形状、工件材料及是否使用切削液

4、等。削液等。如耐热性好的刀具材料，不易磨损；适当加大刀如耐热性好的刀具材料，不易磨损；适当加大刀具前角，可减小刀具磨损。具前角，可减小刀具磨损。4、刀具耐用度：、刀具耐用度： 通常用后刀面的磨损程度作为磨钝标准。通常用后刀面的磨损程度作为磨钝标准。在在ISO标准中，标准中，供作研究用推荐的高速钢和硬质合金刀具磨钝标供作研究用推荐的高速钢和硬质合金刀具磨钝标准为：准为： 均匀磨损均匀磨损VB = 0.3mm； 非均匀磨损非均匀磨损VBmax = 0.6mm ； 精加工根据达到表面粗糙度等级要求确定。精加工根据达到表面粗糙度等级要求确定。 生产中常按刀具进行切削的时间判断。生产中常按刀具进行切削的

5、时间判断。 刀具耐用度：刀具耐用度：指刀具由开始切削直到磨损量达到磨钝标指刀具由开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间（准所经历的实际切削时间（t）。）。 粗加工时，多以切削时间（粗加工时，多以切削时间（min）表示刀具耐用度，精表示刀具耐用度，精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示。加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示。 表表1.5 刀具耐用度的参考数值刀具耐用度的参考数值 1-4 切削加工技术经济简析切削加工技术经济简析一、切削加工主要技术经济指标一、切削加工主要技术经济指标切削加工中主要的技术经济指标：切削加工中主要的技术经济指标：产品质量、生产率和经济性产品质量、生产率

6、和经济性1、产品质量：、产品质量：2、生产率、生产率3、经济性、经济性精度：精度：表面质量表面质量尺寸精度、形状精度和位置精度尺寸精度、形状精度和位置精度表面粗糙度表面粗糙度加工硬化和剩余应力加工硬化和剩余应力零件已加工表面具有的较小间距和微小峰谷零件已加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度称为表面粗糙度，也称微观不平度。的不平度称为表面粗糙度，也称微观不平度。常用轮廓算术平均偏差常用轮廓算术平均偏差Ra来描述。来描述。表面粗糙表面粗糙度对零件的配合性质、耐磨性和抗腐蚀性等度对零件的配合性质、耐磨性和抗腐蚀性等有着密切的关系，影响机器或仪器的使用性有着密切的关系，影响机器或仪器的使用性能和寿

7、命。能和寿命。选择精度的原则是在保证能达到选择精度的原则是在保证能达到技术要求的前提下，选用较低的技术要求的前提下，选用较低的精度等级。精度等级。加工硬化加工硬化：在切削过程中，由于前刀面的推挤以及后刀面的在切削过程中，由于前刀面的推挤以及后刀面的挤压与摩擦，工件已加工表面层的晶粒发生很大的变形，致挤压与摩擦，工件已加工表面层的晶粒发生很大的变形，致使其硬度比原来工件材料的硬度有显著提高，这种现象称为使其硬度比原来工件材料的硬度有显著提高，这种现象称为加工硬化。加工硬化。剩余应力：剩余应力：在外力消失后，残存在物体内部而总体又保持平在外力消失后，残存在物体内部而总体又保持平衡的内应力。衡的内应

8、力。切削加工中，常以单位时间内生产的零件数量来表示切削加工中，常以单位时间内生产的零件数量来表示生产率。生产率。提高切削加工的生产效率，实际就是设法减少零件加提高切削加工的生产效率，实际就是设法减少零件加工的基本工艺时间、辅助时间及其他时间。工的基本工艺时间、辅助时间及其他时间。在制订切削加工方案时，应使产品在保证其使用要在制订切削加工方案时，应使产品在保证其使用要求的前提下制造成本最低。求的前提下制造成本最低。切削加工最优的技术经济效果，是指在可能的条件下，以最低的成切削加工最优的技术经济效果，是指在可能的条件下，以最低的成本高效率地加工出质量合格的零件。本高效率地加工出质量合格的零件。表面

9、质量：零件在加工后表面层的状况。表面质量：零件在加工后表面层的状况。包括表面粗糙度、包括表面粗糙度、加工硬化和残余应力。加工硬化和残余应力。a.表面粗糙度：表面粗糙度：在切削加工中，由于振动、刀痕以及刀具在切削加工中，由于振动、刀痕以及刀具与工件之间的摩擦，在已加工表面不可避免地留下一些微与工件之间的摩擦，在已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷。已加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度小峰谷。已加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度称为表面粗糙度，也称微观不平度。常用轮廓算术平均偏称为表面粗糙度，也称微观不平度。常用轮廓算术平均偏差差Ra来描述。来描述。 表面粗糙度对零件的配合性质、耐磨性

10、和抗腐蚀性等表面粗糙度对零件的配合性质、耐磨性和抗腐蚀性等有着密切的关系，影响机器或仪器的使用性能和寿命。有着密切的关系，影响机器或仪器的使用性能和寿命。b.已加工表面加工硬化和残余应力已加工表面加工硬化和残余应力加工硬化加工硬化：切削塑性金属时，工件已加工表面的硬度明显提高而塑：切削塑性金属时，工件已加工表面的硬度明显提高而塑性下降的现象（硬度提高性下降的现象（硬度提高1.22倍，深度倍，深度0.020.3mm）。）。 残余应力残余应力：在外力消失后，残存在物体内部而总体又保持平衡的在外力消失后，残存在物体内部而总体又保持平衡的内应力。可使工件表面产生微裂纹，降低零件的疲劳强度，引起内应力。

11、可使工件表面产生微裂纹，降低零件的疲劳强度，引起工件变形，影响加工精度的稳定性。工件变形，影响加工精度的稳定性。2.生产率生产率wotR1ocmwttttpcpmafvhLdahfnLt1000L车刀行程长度（车刀行程长度（mm） h 外圆加工余量一半（外圆加工余量一半（mm） 走刀次数走刀次数)()()(21切出长度切入长度工件加工表面长度lllLpah3.经济性经济性每个零件切削加工费用：每个零件切削加工费用：tmwwCTtMtC三、切削液的选用三、切削液的选用1、切削液的作用和种类：、切削液的作用和种类： 作用：作用：冷却、润滑、防锈、排屑冷却、润滑、防锈、排屑合理地选用切削液可以降低切

12、削力和切削温度，提高刀具耐用度和合理地选用切削液可以降低切削力和切削温度，提高刀具耐用度和加工质量。加工质量。种类：种类：（1）水基切削液：）水基切削液：如水溶液、乳化液，如水溶液、乳化液，主要起冷却作用主要起冷却作用 （2）油基切削液：）油基切削液：主要成份是矿物油，主要成份是矿物油，主要起润滑作用主要起润滑作用2、切削液的选择和使用：、切削液的选择和使用： 根据加工性质、工件材料、刀具材料来选择合适的切削液。根据加工性质、工件材料、刀具材料来选择合适的切削液。（1）加工性质：）加工性质： 粗加工：粗加工：冷却作用较好的切削液，如低浓度的乳化液冷却作用较好的切削液，如低浓度的乳化液 ； 精加

13、工：精加工：润滑作用较好的切削液，如高浓度的乳化液或切削油。润滑作用较好的切削液，如高浓度的乳化液或切削油。（2）工件材料：）工件材料：钢材钢材：通常选用乳化液或硫化切削油；：通常选用乳化液或硫化切削油； 铜合金和有色金属：铜合金和有色金属：不宜采用含硫化油的切削液不宜采用含硫化油的切削液； 铸铁铸铁等脆性金属：一般不采用切削液；等脆性金属：一般不采用切削液； 低速精加工（宽刀精刨、精铰）：低速精加工（宽刀精刨、精铰）：可使用煤油。可使用煤油。（3）刀具材料：）刀具材料：高速钢高速钢：使用切削液：使用切削液 硬质合金硬质合金：一般不用切削液：一般不用切削液四、材料切削加工性的改善四、材料切削加

14、工性的改善 切削加工性是指某种材料被切削加工成合格零件的难易程度。切削加工性是指某种材料被切削加工成合格零件的难易程度。切削加工性的概念是相对的，某种材料切削加工性的好坏，是相对切削加工性的概念是相对的，某种材料切削加工性的好坏，是相对于另一种材料而言，于另一种材料而言，一般是以一般是以45钢为基准钢为基准。1、常用指标、常用指标（1）一定刀具耐用度下的切削速度）一定刀具耐用度下的切削速度vT ：即刀具耐用度为：即刀具耐用度为T(min)时时切削某种材料所允许的切削速度。切削某种材料所允许的切削速度。 vT越高，材料的切削加工性越好越高，材料的切削加工性越好（2） 相对加工性相对加工性Kr 凡

15、凡Kr1的材料，其切削加工件比的材料，其切削加工件比45钢（正火钢（正火)好，反之较差。好，反之较差。 Kr越大，材料的切削加工性越好。越大，材料的切削加工性越好。（3）已加工表面质量）已加工表面质量：较容易获得好的表面质量的材料，其切削：较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好；反之较差。精加工时，常以此为衡量指标。加工性较好；反之较差。精加工时，常以此为衡量指标。（4）切屑控制和断屑的难易：）切屑控制和断屑的难易：切屑较易控制或易于断屑的材料，切屑较易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好；反之较差。其切削加工性较好；反之较差。（5）切削力：）切削力：在相同切削条件下，切削力较小的材

16、料，其切削加在相同切削条件下，切削力较小的材料，其切削加工性较好；反之较差。工性较好；反之较差。jrvvK)(60602、改善材料切削加工性的主要途径、改善材料切削加工性的主要途径 影响材料切削加工性的主要因素是其物理、力学性能：强度、影响材料切削加工性的主要因素是其物理、力学性能：强度、硬度、塑性、导热性。硬度、塑性、导热性。 提高材料切削加工性的措施：提高材料切削加工性的措施：（1）通过适当的热处理，改变材料的力学性能，改善切削加工性。）通过适当的热处理，改变材料的力学性能，改善切削加工性。 如：对高碳钢进行球化退火可以降低硬度；对低碳钢进行正火可以如：对高碳钢进行球化退火可以降低硬度；对低碳钢进行正火可以降低塑性；对铸铁件在切削加工前进行退火处