2-5刀具磨损与刀具耐用度

刀具磨损与刀具耐用度9/30/202312重点1.刀具磨损形式及原因2.刀具耐用度的确定9/30/202323刀具磨损的形式刀具的磨损可分为正常磨损（刀具逐渐磨蚀）非正常磨损（刀具随机破损）正常磨损呈现为三种形态：前刀面磨损后刀面磨损边界磨损或（前后刀面磨损）刀具在切削金属，切下切屑的同时，其本身也将发生钝化，而失去切削能力，称刀具的磨损。9/30/20233前刀面磨损切削塑性材料时，切削速度较高，进给量较大，前刀面承受巨大的压力和摩擦力，而且切削温度很高，使前刀面产生月牙洼磨损。月牙洼离切削刃有一定的距离，其长度取决于切屑宽度，而其宽度取决于切屑厚度。随着切削进行，月牙洼长度基本不变，宽度和深度逐渐扩展。前刀面月牙洼磨损程度通常用月牙洼深度KT表示。9/30/202349/30/20235后刀面磨损切削过程中，后刀面与工件已加工表面间存在着压力和摩擦，使其产生磨损。通常加工脆性材料或以较小切削厚度切削塑性材料时主要发生后刀面磨损。由于切削刃各点工作条件不同，其后刀面磨损带是不均匀的。C区和N区磨损严重，其磨损带最大宽度分别以VC和VN表示。中间磨损较均匀（B区），以平均磨损带宽度VB表示，而最大磨损带宽度以VBmax表示。9/30/20236刀具非正常磨损（刀具破损）破损的形式破损是指刀具在切削过程中尚未达到磨钝标准，发生突然损坏而不能继续使用。有刀具脆性破损、刀具的塑性破损两种形式。刀具脆性破损崩刃、碎断、剥落、裂纹等。刀具的塑性破损切削时，由于高温和高压的作用，有时在前、后刀面和切屑（工件）的接触层上，刀具表层材料发生塑性流动而丧失切削能力。这就是刀具的塑性破损。9/30/20237刀具磨损的主要原因刀具磨损的原因有以下几种磨粒磨损（或称机械擦伤磨损、硬质点磨损）、粘结磨损、扩散磨损、相变磨损、化学磨损、热电磨损。但从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。前者是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的磨损，后者则是由粘结、扩散、腐蚀等引起的磨损。9/30/20238刀具磨损的主要原因磨粒磨损（硬质点磨损）磨粒磨损是由于工件材料中的硬质点或积屑瘤碎片对刀具表面的机械划伤，从而使刀具磨损。各种刀具都会产生磨粒磨损。对于硬度较低的刀具材料，或低速刀具，磨粒磨损是主要因素。如高速钢刀具及手工刀具等。9/30/20239刀具磨损的主要原因粘结磨损（冷焊磨损）粘结磨损是指刀具与工件材料（或切屑）的接触面上在足够的压力和温度作用下，达到原子间距离而产生冷焊，粘结点因相对运动，晶粒或晶粒群受剪或受拉而被对方带走而造成的磨损。刀具材料与工件材料的性质不同，切削条件不同，刀具粘结磨损的强度也不同。但各种刀具都会产生磨粒磨损。温度对粘结磨损影响很大。9/30/202310刀具磨损的主要原因扩散磨损扩散磨损是指刀具表面与被切出的工件新鲜表面接触，在高温下，两摩擦面的化学元素获得足够的能量，相互扩散，改变了接触面双方的化学成分，降低了刀具材料的性能，从而造成刀具磨损。例如硬质合金车刀加工钢料时，在800～1000℃高温时，硬质合金中的Co、WC和C等元素迅速扩散到切屑、工件中去；工件中的Fe则向硬质合金表层扩散，使硬质合金形成新的低硬度高脆性的复合化合物层，从而使刀具磨损加剧。刀具扩散磨损与化学成分有关，并随着温度的升高而增加。9/30/202311刀具磨损的主要原因相变磨损指工具钢在切削温度超过相变温度时，刀具材料中的金相组织发生变化、硬度显著下降而引起的磨损。9/30/202312不同条件下刀具磨损的主要原因9/30/202313刀具磨损的过程分三个阶段初期磨损阶段正常磨损阶段急剧磨损阶段9/30/202314刀具磨钝标准刀具磨损到一定的限度，不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准。由于加工条件不同，所定的磨钝标准也有变化。精加工的磨钝标准取小值，而粗加则取较大值。磨钝标准的具体数值可参考有关手册，一般为0.3～0.6mm。9/30/2023159/30/202316刀具耐用度（刀具寿命）刀具耐用度是指一把新刃磨的刀具从开始切削，至达到磨损限度所经过的切削时间，用T（min）表示。另外也可用加工同样零件的数量或切削路程长度等来表示。切削用量是影响刀具耐用度的主要因素。其中，切削速度对刀具耐用度的影响最大。9/30/202317影响刀具耐用度的因素切削速度与刀具耐用度的关系切削速度是影响刀具耐用度的最主要因素。提高切削速度，耐用度就降低。切削速度对切削温度影响最大，因而对刀具磨损影响最大υc1>υc2>υc3>υc49/30/202318影响刀具耐用度的因素刀具材料如高速钢刀具材料m=0.1～0.125；硬质合金刀具m=0.2～0.3；陶瓷刀具m=0.4；可见陶瓷刀具耐磨性好。9/30/202319刀具的合理耐用度一般有两种确定刀具耐用度的方法最高生产率耐用度TP最低加工成本刀具耐用度Tc生产率、生产成本与刀具耐用度关系曲线刀具耐用度T9/30/202320刀具耐用度如何Tp、Tc究竟用哪一种，应对市场供求情况、库存量，加工设备、刀具、工件材料价格、工人工资，管理水平等进行综合分析后选定。一般情况下，多采用TC。仅当市场需求激增，库存缺乏，或产品价格变动，以及特殊需要等，为了在短时间内尽可能生产出较多的产品，即使单件成本增加些，也宁可选定最高生产率的切削条件，即最高生产率耐用度和相应的切削速度。9/30/2023