刀具磨損、破損與耐用度必考知識范例

1、機械制造工程學第六章 刀具磨損、破損和刀具耐用度 刀具磨損主要決定于刀具材料、工件材料和切削條件。各種刀具材料的磨損和破損有不同的特點，本章的學習目的是要掌握這些特點，明確其發(fā)生的原因與發(fā)展的規(guī)律。61 必備知識和考試要點w 1了解刀具磨損的形態(tài)及條件。w 2深入了解刀具磨損的各種原因。w 3理解刀具磨鈍標準的概念，了解刀具磨損的過程。w 4理解刀具使用壽命(刀具耐用度)的概念，掌握刀具使用壽命經(jīng)驗公式建立的方法。深刻理解刀具材料、切削參數(shù)對刀具使用壽命的影響規(guī)律。w 62 典型范例和答題技巧 例61 什么叫刀具磨鈍標準?刀具磨鈍標準和哪些因素有關?w 答案 刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，

2、這個磨鈍限度稱為磨鈍標準。 磨鈍標準與工件的加工質量、工件材料切削加工性、加工條件和刀具類型有關。w 例6，2 什么叫刀具使用壽命?刀具使用壽命和哪些因素有關?w 答案 刀具由刃磨后開始切削，一直到磨損量達到刀具磨鈍標準所用的切削時間。通常用T表示。刀具使用壽命與切削用量、刀具材料、工件材料、刀具幾何參數(shù)、加工條件、刀具結構形式等因素有關。 例63 刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因。w 答案 刀具磨損的原因主要有：硬質點磨損、粘結磨損、擴散磨損和化學磨損。w (1)硬質點磨損。硬質點磨損主要是由于工件材料中的雜質、材料基體組織中可含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質點以及積屑瘤的碎片等所造成

3、的機械磨損。 低速刀具易產(chǎn)生硬質點磨損。工具鋼(包括高速鋼)刀具這種磨損比較顯著，而硬質合金刀具不易出現(xiàn)此類磨損。加工冷硬鑄鐵、夾砂的鑄件表層等材料時，易出現(xiàn)此類磨損。 例63 刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因。w (2)粘結磨損。粘結是刀具和工件材料接觸到原子間距離時所產(chǎn)生的結合現(xiàn)象。是在刀具和工件材料實際接觸摩擦面上，由于有足夠大的壓力和溫度，產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生的所謂冷焊現(xiàn)象。兩摩擦面的粘結點因相對運動，晶?；蚓菏芗艋蚴芾粚Ψ綆ё?，是造成粘結磨損的原因。w 高速鋼、硬質合金、陶瓷刀具、立方氧化硼和金剛石刀具都會產(chǎn)生粘結磨損。 在高速切削塑性金屬材料時容易產(chǎn)生粘結磨損。 例63

4、刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因。w (3)擴散磨損。由于切削時切削區(qū)溫度很高，且刀具表面始終與被切出的新鮮表面相接觸，有巨大的化學活潑性，所以兩摩擦面的化學元素有可能互相擴散到對方去，改變了兩者的化學成分，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程。w 擴散磨損在高速切削的條件下容易產(chǎn)生，速度愈高，擴散磨損愈嚴重。擴散磨損和刀具材料有很大關系，一般YT類硬質合金抗擴散磨損的能力要強于YG類硬質合金。高速鋼刀具由于常在較低速度下切削，擴散磨損比較輕。金剛石刀具切削碳鋼時，擴散磨損非常嚴重。 例63 刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因w (4)化學磨損?；瘜W磨損是在一定溫度下，刀具材料與某些周

5、圍介質(如空氣中的氧、切削液中的硫、氯等)起化學反應，在刀具表層形成一層硬度較低的化合物，而被切屑帶走，造成刀具磨損，或者因為刀具材料被某種化學介質腐蝕，造成刀具磨損。由此可見，化學磨損在高溫下容易發(fā)生，在常溫時，如果接觸腐蝕性較強的化學介質也易產(chǎn)生化學磨損。 例64 切削用量對刀具耐用度有何影響?在vTm=Co關系式中，指數(shù)m的物理意義是什么?不同刀具材料的m值為什么不同?w 答案 切削用量三要素中，切削速度v對刀具耐用度影響最大，其次是進給量f，背吃刀量p對耐用度的影響最小。關系式vTm=Co中的指數(shù)m反映速度對耐用度的影響程度，m值越小，則速度對耐用度影響顯著，反之則不明顯。m值和刀具材

6、料有關，硬度高和耐熱性好的刀具材料，m值就大，否則m值則小。如高速鋼刀具的m值一般為010125，硬質合金刀具的m值一般為0203，而陶瓷刀具的陰值約為0.4。m值大的刀具材料，說明在很高切削速度下仍然有較高的耐用度。 例題65 何為最高生產(chǎn)率耐用度和最低成本耐用度?粗加工和精加工可選用的耐用度是否相同?為什么?w 答案 最高生產(chǎn)率耐用度是根據(jù)單件加工工時最少或單位時間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品來衡量的。最低成本耐用度是以每件產(chǎn)品或工序的加工費用最低為原則來制定的。粗加工時，主要考慮生產(chǎn)效率，可以按最大生產(chǎn)率選取耐用度。另外粗加工時，工時費用較低。精加工時，工時費用較高，選擇耐用度時，主要以最低成本為目

7、標。 例66刀具磨損過程分幾個階段?各階段的特點是什么? 答案 刀具磨損過程分三個階段，即初期磨損、正常磨損和急劇磨損，如例圖61所示。例6. 7w 初期磨損的特點是刀具磨損較快；正常磨損的特點是磨損比較緩慢均勻；急劇磨損的特點是磨損速度增加很快、表面粗糙度增加、切削力和切削溫度迅速升高。w 例6. 7 溫度是影響磨損的主要因素這種說法是否正確，為什么?w 答案 除了在低速下工作的刀具外(拉削、手動工具等)，一般刀具都在接近所允許的極限溫度范圍工作，這時溫度是影響正常磨損的主要因素。w 例68已知公式：T=Cf / v5 p0.75而，求當v和p分別增加1倍時，耐用度T有何變化規(guī)律，為什么?w

8、 答案 當v增加1倍時，T2 v=Cf / (2v)5 p0.75=0.031T; 當p增加1倍時，T2p =Cf / v5 (2p)0.75=0.6T。v增加1倍時，耐用度丁降低97，而p增加1倍時，耐用度T降低40，顯然速度對耐用度影響大。這是因為速度v增加，切削功率增加，產(chǎn)生的熱量增加，切屑帶走的熱量減小，切削區(qū)溫度升高，加劇了刀具的磨損，使刀具耐用度急劇下降；而背吃刀量增加，容熱體積成倍增加，因此雖然熱量有所增加，但溫度并沒有明顯增加，刀具磨損程度并沒有明顯增加，所以對刀具耐用度影響不大。 例69 刀具磨損的形態(tài)有幾種?它們各自易發(fā)生的切削條件是什么?w 答案 刀具磨損的形態(tài)有前刀面磨損、后