第三章-加工所需的工裝備

第三章加工所需的工、裝備金屬切削過程是機(jī)械制造過程的一個重要組成部分。金屬切削過程的優(yōu)劣,直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率與生產(chǎn)成本。3.1

金屬切削加工的基本概念BaseConceptforMetalCutting切削加工：切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的加工余量，獲得具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的機(jī)械加工方法。

3.1.1切削運(yùn)動刀具與工件之間的相對運(yùn)動，即表面成形運(yùn)動，分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。主運(yùn)動：

使工件與刀具產(chǎn)生相對運(yùn)動以進(jìn)行切削的最基本運(yùn)動，用Vc表示。主運(yùn)動速度最高，消耗功率最大，且只有一個；它可由工件完成，也可由刀具完成；它可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也可以是直線往復(fù)運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動：不斷把被切削層材料投入到切削過程中，以便形成全部已加工表面的運(yùn)動，用Vf表示。進(jìn)給運(yùn)動的特點(diǎn)是速度小，消耗功率少；可以由一個或多個運(yùn)動組成；可以是連續(xù)的也可以是間歇的。合成切削運(yùn)動：合成切削運(yùn)動是主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的合成.3.1.2加工表面切削刃正在切削的表面工件上有待切除的表面經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的新表面3.1.3

切削用量切削速度vc

、進(jìn)給量f

、背吃刀量ap（切削深度）切削用量（切削三要素）

切削用量是切削過程中切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量的總稱，用于正確調(diào)整機(jī)床的工藝參數(shù)。1.切削速度vc

(m/s或m/min)

主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

或往復(fù)運(yùn)動2.進(jìn)給量f：在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對于工件的位移量。單位：(mm/r或mm/雙行程)進(jìn)給速度：

切削刃選定點(diǎn)相對工件進(jìn)給運(yùn)動的瞬時速度：

υf=?·n

=?z·Z·n

（mm/s或mm/min)

其中，對于多齒刀具，還規(guī)定每齒進(jìn)給量?z

，單位為mm/Z；Z--齒數(shù)。3.背吃刀量（切削深度）ap

車削外圓時

鉆孔時3.1.4切削層參數(shù)切削層公稱厚度hd

-切削刃兩瞬時位置過渡表面間的距離切削層公稱寬度bd

-沿過渡表面測量的切削層尺寸切削層公稱橫截面積Ad-切削層橫截面的面積大小切削層參數(shù)公稱厚度公稱寬度公稱橫截面積3.2

金屬切削加工所需的刀具CutterforMetalCutting

3.2.1

概述

IntroductiontoMetalCuttingProcessandControl切削刀具工件切削力切削熱切削變形切屑切削瘤刀具結(jié)構(gòu)刀具材料刀具磨損工件切削加工性黑匣子結(jié)論：

金屬切削過程:工件的切削層在刀具前刀面的推擠下，沿剪切面產(chǎn)生剪切變形并轉(zhuǎn)變成切屑的過程，即金屬切削就是金屬內(nèi)部不斷滑移變形的過程。☆金屬切削過程

☆

切削下來的金屬屑是怎樣的？

☆金屬切削過程中三個變形區(qū)第一變形區(qū)：沿滑移線產(chǎn)生剪切變形，變形最大，產(chǎn)生加工硬化。第二變形區(qū)：切屑與前刀面接觸處產(chǎn)生很大的摩擦，使切屑產(chǎn)生變形。第三變形區(qū)：切屑與后刀面接觸處產(chǎn)生很大的擠壓和摩擦，刀具離開后產(chǎn)生反彈和產(chǎn)生加工表面硬化。3.2.2加工所需的刀具結(jié)構(gòu)碳素工具鋼v<10m/min高速鋼v<50m/min硬質(zhì)合金v<200m/min目前，v

達(dá)到400m/min制造業(yè)的發(fā)展與刀具的變化相輔相成各機(jī)床的刀具結(jié)構(gòu)有很大差異，但就單一

刀刃來說是基本相同的，故以車刀為例。車刀切削部分組成：三面兩刃一尖刀體前刀面刀頭刀尖主后刀面副后刀面副切削刃主切削刃3.2.3確定刀具角度的參考平面正交平面參考系：基面切削平面正交平面☆確定刀具角度的參考平面-正交平面參考系組成：基面-切削平面-正交平面基面:通過主切削刃上某一指定點(diǎn)切削平面與工件加工表面相切，正交平面垂直于主切削刃在基面上的投影，3.2.4

刀具標(biāo)注角度刀具標(biāo)注角度：前角后角主偏角副偏角刃傾角前角后角正交平面基平面主偏角副偏角切削平面刃傾角確定刀具角度正負(fù)值

前面與基面平行時前角為零；前面與切削平面間夾角小于90°時，前角為正；大于90°時，前角為負(fù)。后面與基面間夾角小于90°時，后角為正；大于90°時，后角為負(fù)。

刀尖處于切削刃最高點(diǎn)時刃傾角為正，刀尖處于切削刃最低點(diǎn)時刃傾角為負(fù)，切削刃與基面相重合時刃傾角為零。主偏角與負(fù)偏角的大小介于0o～90o之間。3.2.5

刀具工作角度產(chǎn)生原因在實(shí)際的切削加工中，切削平面、基面和正交平面位置會發(fā)生變化。定義以切削過程中實(shí)際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實(shí)際角度。影響

刀具安裝位置對工作角度的影響、進(jìn)給運(yùn)動對工作角度的影響。刀具工作角度----進(jìn)給運(yùn)動對工作角度影響橫向運(yùn)動縱向運(yùn)動前角增大后角減?。?）橫向進(jìn)給運(yùn)動的影響

γoe=γo＋μ

αoe=αo－μ

tanμ＝f/πd①當(dāng)進(jìn)給量f一定時，隨d值↓—μ值↑，接近中心αoe為負(fù)值。②當(dāng)f↑—μ值↑橫車時f不宜過大，并應(yīng)適當(dāng)加大αo（2）縱向進(jìn)給運(yùn)動的影響

主剖面：γoe=γo＋μ

αoe=αo－μ

tanμ＝tanμfsinκr

＝fsinκr/(πdw)f↑或dw↓時，μf、μ均↑車削多頭螺紋或蝸桿時應(yīng)↑αo車右螺紋時左側(cè)刃進(jìn)給剖面

γfe=γf＋μf

αfe=αf－μf

tanμf＝f/πdw（3）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直的影響=+G

=-G=-G

=+G（4）刀具安裝位置對刀具工作角度的影響當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜ行臅r，若不計進(jìn)給運(yùn)動的影響，建立工作基面pre和工作切削平面pse，則有：當(dāng)?shù)都獾陀诠ぜ行臅r，若不計進(jìn)給運(yùn)動的影響則有：3.2.6常用刀具材料及類型1、常用刀具材料---刀具材料應(yīng)具備的性能：高硬度:比工件高,>HRC60高耐磨性:決定其耐用度足夠的強(qiáng)度和韌性:不崩刃,不斷高的耐熱性(熱穩(wěn)定性):高溫時可以加工良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能：保護(hù)刀具良好的工藝性能:刀具制造成本低種類牌號硬度維持切削性能的最高溫度（℃）抗彎強(qiáng)度（GPa）工藝性能用途碳素工具鋼T12A

T10AT8A60～64HRC～2002.45～2.75可冷熱加工成形，工藝性能良好，磨削性好，須熱處理只用于手動刀具，如手動絲錐、板牙、鉸刀、鋸條、銼刀等合金工具鋼CrWMn9CrSi60～65HRC250～3002.45～2.75只用于手動或低速機(jī)動刀具，如絲錐、板牙、拉刀等高速鋼W10Mo4Cr4V3AlW6Mo5Cr4V2Co8W6Mo5Cr4V2AlW6Mo5Cr4V2W18Cr4V62～70HRC540～6002.45～4.41可冷熱加工成形，工藝性能良好，須熱處理，磨削性好，但釩類較差用于各種刀具，特別是形狀較復(fù)雜的刀具，如鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具、絲錐、板牙、刨刀等硬質(zhì)合金YW1，YW2YT5，YT15，YT30YG3，YG6，YG889～94HRA800～10000.88～2.45壓制燒結(jié)后使用，不能冷熱加工，多鑲片使用，無須熱處理車刀刀頭大部分采用硬質(zhì)合金，鉆頭、銑刀、滾刀、絲錐等可鑲刀片使用陶瓷91～94HRA>12000.441～0.833多用于車刀，性脆，適用于連續(xù)切削立方氮化硼7300～9000HV壓制燒結(jié)而成，可用金剛石砂輪磨削用于硬度、強(qiáng)度較高材料的精加工金剛石10000HV用天然金剛石砂輪刃磨極困難用于非鐵金屬的高精度、小表面粗糙度切削（1）高速鋼:含大量W、Mo、Cr、V，含碳1%的合金硬度62-65HRCV<30m/min切削溫度<600℃特點(diǎn)：強(qiáng)度韌性好、易刃磨、制造復(fù)雜刀具的主要材料常用牌號：W18Cr4V(不生產(chǎn)）,W6Mo5Cr4V2

表面涂2~5μm的TiN薄膜（金黃色），提高刀具壽命2~5倍。（2）硬質(zhì)合金高速加工允許v100-200m/min左右、允許切削溫度800-1000℃

，更硬88-93HRA,可大大提高生產(chǎn)效率，但制造和刃磨困難。目前，常用的有3類：YG類（相當(dāng)ISO的K類）：由WC和Co組成，Co為粘接劑，含量（牌號中的數(shù)字表示Co%）大，韌性好特點(diǎn)：韌性較好，宜加工鑄鐵、脆性和有色金屬材料及合金

牌號：YG3精加工、YG6半精加工、

YG8粗加工和斷續(xù)切削YT類（相當(dāng)ISO的P類）：由WC、Co和TiC組成,TiC更硬、耐磨、耐熱，但更脆；含量（牌號中的數(shù)字表示TiC

的%）特點(diǎn)：耐磨耐熱，宜用于碳素鋼、合金鋼加工牌號：YT5粗加工和斷續(xù)切削，YT15半精加工YT30精加工YW類（相當(dāng)ISO的W類）：難加工材料（耐熱鋼、不銹鋼）（3）陶瓷材料：價格低廉，1200oC時達(dá)到HRA80,但抗彎與耐沖擊能力差，用于精加工和半精加工；（4）人造金剛石：可以切削陶瓷、硬質(zhì)合金等難加工材料，用于精加工有色金屬，表面粗糙度達(dá)Ra=0.01-0.1μm（5）其它超硬材料2、刀具分類按功能：車、銑、刨、鉆、拉、鉸等按切削刃多少：單刃、多刃按標(biāo)準(zhǔn)化程度：標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)按尺寸規(guī)格：定尺寸、非定尺寸按刀具組成形式：整體式、裝配式（1）直頭外圓車刀；（2）彎頭車刀；（3）偏刀；（4）切槽或切斷刀；（5）鏜孔刀；（6）螺紋車刀；（7）成形車刀；--車刀----車刀1—切斷刀；2—左偏刀；3—右偏刀；4—彎頭車刀；5—直頭車刀；6—成形車刀；7—寬刃精車刀；8—外螺紋車刀；9—端面車刀；10—內(nèi)螺紋車刀；11—內(nèi)槽車刀；12—通孔車刀；13—盲孔車刀

按功能分：車刀的結(jié)構(gòu)形式整體式（HSS)、焊接式、機(jī)械夾固式（重磨式、可轉(zhuǎn)位式）刀片夾緊方式：（1）上壓式

夾緊力大，

定位可靠，阻礙流屑（2）偏心式

結(jié)構(gòu)簡單，不礙流屑，夾緊力不大（3）綜合式

夾緊力大，耐沖擊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜（4）杠桿式可轉(zhuǎn)位式車刀的組成：可轉(zhuǎn)位刀片、刀墊、刀桿、夾緊機(jī)構(gòu)切削性能好，輔助時間短，生產(chǎn)率高先進(jìn)的專用可轉(zhuǎn)位刀具--孔加工刀具

鉆床上可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、鉆沉頭孔、锪平面刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動同時沿軸向移動作進(jìn)給運(yùn)動。

--麻花鉆標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆由工作部分、頸部及柄部三部分組成。

1）工作部分分切削部分和導(dǎo)向部分。兩個前刀面、兩個后刀面、兩個副后刀面、兩個主刃、兩個副刃、一個橫刃。鉆芯直徑朝柄部方向遞增。

2）柄部

夾持部分，有直柄和錐柄。

3）頸部用于磨柄部時砂輪的退刀。（2）麻花鉆的修磨前角從＋30°到－30°,橫刃長前角－55°，定心差，軸向力大，剛性差，排屑困難磨短橫刃增大前角，修磨主刃頂角分屑槽常用的鉆孔刀具：麻花鉆、中心鉆、扁鉆和深孔鉆，其中最常用的是麻花鉆。根據(jù)制造麻花鉆的材料不同，可分為碳素鋼麻花鉆、高速鋼麻花鉆和硬質(zhì)合金麻花鉆等，由于碳素鋼麻花鉆的切削性能較差，現(xiàn)在基本上不再使用。－高速鋼麻花鉆前角變化大；排屑不暢；橫刃的切削條件差；散熱條件差主、副切削刃磨損劇頂角、后角和橫刃不能夠或很難分別控制孔表面粗糙度大

存在問題解決方法－群鉆三尖七刃銳當(dāng)先,月牙弧槽分兩邊,一側(cè)外刃開屑槽,橫刃磨得低窄尖.－中心鉆－深孔鉆－擴(kuò)孔鉆－鉸刀--鏜刀加工各種復(fù)雜和大型工件上（如箱體）有預(yù)制孔的孔，尤其是直徑較大的孔或孔系，一次安裝多面加工，精度高。單刃鏜刀雙刃鏜刀多刃鏜刀微調(diào)鏜刀--銑刀銑刀的分類:（1）圓柱平面銑刀（2）端銑刀（3）盤銑刀單面刃、雙面刃、三面刃、錯齒三面刃（4）鋸片銑刀（5）立銑刀（6）鍵槽銑刀（7）角度銑刀（8）成形銑刀

--銑刀銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動，工件或銑刀的移動為進(jìn)給運(yùn)動?？杉庸て矫妗⑴_階面、溝槽、成形面等，多刃切削效率高---插刀

插刀上下運(yùn)動為主運(yùn)動，工件可作縱橫兩個方向的移動，工作臺還可作分度運(yùn)動。加工與安裝面垂直的面、溝槽插齒刀的分類和用途（1）標(biāo)準(zhǔn)直齒插齒刀

①盤形插齒刀加工外齒輪和大徑內(nèi)齒輪

Φ75、100、125、160、200

②碗形插齒刀加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪，有Φ50、75、100、125mm。③錐柄插齒刀加工內(nèi)齒輪，有Φ25mm(m1~2.75)、Φ38mm(m1~3.75)（2）斜齒插齒刀盤形插齒刀Φ100；錐柄插齒刀Φ38,β均有15°和23°兩種。（3）人字齒輪插齒刀加工無空刀槽的人字齒輪，

有Φ100、150、180,β為30°。

--拉刀

拉刀種類拉刀按加工表面分為內(nèi)拉刀和外拉刀；

按拉削方式分普通式、輪切式、及綜合式；

按受力不同分拉刀和推刀

拉刀的結(jié)構(gòu)普通圓孔拉刀結(jié)構(gòu)如下：－螺紋刀具螺紋加工螺紋車刀螺紋梳刀板牙絲錐螺紋銑刀螺紋滾壓工具

--齒輪刀具

按齒形的形成原理分成形法齒輪刀具和展成法齒輪刀具

滾刀

滾刀基本蝸桿根據(jù)滾切原理知，滾刀基本蝸桿的端面齒形應(yīng)是漸開線，法向模數(shù)和壓力角應(yīng)分別等于被切齒輪的模數(shù)和壓力角。齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)和類型

整體齒輪滾刀

高速鋼材料套裝式結(jié)構(gòu)軸肩與內(nèi)孔同心裝刀檢測徑跳多為零前角頂刃后角10～12°

側(cè)刃后角大約3°

齒輪滾刀大多為單頭，螺旋升角較小，加工精度較高；粗加工用滾刀有時做成雙頭，以提高生產(chǎn)率。（2）鑲齒齒輪滾刀

齒輪模數(shù)較大時，做成鑲齒結(jié)構(gòu)，既節(jié)約高速鋼，又使刀片易鍛造，提高性能和使用壽命。（3）硬質(zhì)合金滾刀用于小模數(shù)齒輪或精加工硬齒面齒輪，代替磨齒。常采用大的負(fù)前角，可達(dá)－30°～－45°－磨料與磨具（一）磨料磨料是砂輪的主要成分，直接擔(dān)負(fù)切削工作。磨料應(yīng)該具有高硬度、高耐熱性和一定的韌性，在磨削過程中受力破碎后還要能形成鋒利的幾何形狀。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和超硬磨料系三類.鋒利的形狀、高硬度和熱硬性、適當(dāng)?shù)膱皂g性

1.氧化物系（剛玉類，主要成份Al2O3）①棕剛玉（A）韌，硬度低，磨碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵

②白剛玉（WA）韌性低、硬，磨淬火鋼、高速鋼、高碳鋼

③鉻剛玉（PA）韌，硬度低，Ra小，磨高速鋼、不銹鋼等

2.碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼）①黑色碳化硅（C）韌性低、硬度高，磨鑄鐵、黃銅等脆材

②綠色碳化硅(GC)韌性差、更硬，磨Y合金、陶瓷、玻璃等

3.超硬磨料

人造金剛石（D）、立方氮化硼（CBN）（二）粒度

表示磨料顆粒的尺寸大小。以40μm為分界：＜40um時叫磨粒：以每平方英寸的網(wǎng)眼數(shù)來表示，如60＃

＜40um時叫微粉：以顆粒的實(shí)際直徑分級，如W20磨粒尺寸在20～14um

粗磨用粗粒度，精磨用細(xì)粒度；當(dāng)工件材料軟，塑性大，磨削面積大時，采用粗粒度，以免堵塞砂輪燒傷工件。︸（三）結(jié)合劑

1.陶瓷結(jié)合劑（V）化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱、耐腐蝕、價廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，線速度一般為35m/s。

2.樹脂結(jié)合劑（B）強(qiáng)度高彈性好，耐沖擊，適于高速磨或切槽切斷等工作，但耐腐蝕耐熱性差

(300℃)，自銳性好。

3.橡膠結(jié)合劑（R）強(qiáng)度高彈性好，耐沖擊，適于拋光輪、導(dǎo)輪及薄片砂輪，但耐腐蝕耐熱性差

(200℃)，自銳性好。

4.金屬結(jié)合劑（M）青銅、鎳等，強(qiáng)度韌性高，成形性好，但自銳性差，適于金剛石、立方氮化硼砂輪。（四）硬度指砂輪工作時在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度。取決于結(jié)合劑的結(jié)合能力及所占比例，與磨料硬度無關(guān)。硬度高，磨料不易脫落；硬度低，自銳性好。分7大級(超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬)，16小級砂輪硬度選擇原則：1.磨削硬材，選軟砂輪；磨削軟材，選硬砂輪；2.磨導(dǎo)熱性差的材料，不易散熱，選軟砂輪以免工件燒傷；3.砂輪與工件接觸面積大時，選較軟的砂輪；4.成形磨精磨時，選硬砂輪；粗磨時選較軟的砂輪。（五）組織反映砂輪中磨料、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，

即砂輪結(jié)構(gòu)的疏密程度，分緊密、中等、疏松三類13級。

緊密組織：成形性好，加工質(zhì)量高，適于成形磨、精密磨和強(qiáng)力磨削。中等組織：適于一般磨削工作，如淬火鋼、刀具刃磨等。疏松組織：不易堵塞砂輪，適于粗磨、磨軟材、磨平面、內(nèi)圓等接觸面積較大時，磨熱敏性強(qiáng)的材料或薄件

砂輪形狀砂輪名稱代號斷面簡圖基本用途平行砂輪P根據(jù)不同尺寸，分別用于外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、無心磨、工具磨、螺紋磨和砂輪機(jī)上雙斜邊砂輪PSX主要用于磨齒輪齒面和磨單線螺紋雙面凹砂輪PSA主要用于外圓磨削和刃磨刀具，還可用作無心磨的磨輪和導(dǎo)輪薄片砂輪PB主要用于切斷和開槽等筒形砂輪N用于立式平面磨床

3.2.7刀具磨損刀具失效形式：磨損（正常工作時逐漸產(chǎn)生的損耗）

破損（突發(fā)的破壞，隨機(jī)的）一、刀具的磨損形式（一）前刀面磨損

切塑性材料，當(dāng)v和ac較大時，在前刀面上形成月牙洼磨損，以月牙洼最大深度KT表示（二）后刀面磨損切鑄鐵或以較小的v和ac切塑性材料時，主要發(fā)生這種磨損。后刀面磨損帶不均勻，刀尖部分磨損嚴(yán)重，最大值為VC；中間部位磨損較均勻，平均磨損寬度以VB表示；邊界處磨損嚴(yán)重，以VN表示。（三）邊界磨損切鋼料時，主切削刃與工件待加工表面、副切削刃與已加工表面接觸處磨出溝紋，稱為邊界磨損。工件邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點(diǎn)、較大的應(yīng)力梯度和溫度梯度均造成邊界磨損。二、刀具磨損的機(jī)理（一）硬質(zhì)點(diǎn)劃痕

切屑或工件表面上的硬質(zhì)點(diǎn)（碳化物、氧化物等）對刀具表面刻劃作用造成的機(jī)械磨損。

低速切削時，硬質(zhì)點(diǎn)磨損是刀具磨損的主要原因(HSS刀)。（二）粘結(jié)磨損

刀具與切屑之間存在高溫高壓和強(qiáng)烈摩擦，達(dá)到原子間結(jié)合而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，又稱為冷焊。相對運(yùn)動使刀具表面粘接點(diǎn)破裂而被切屑帶走，造成粘結(jié)磨損。

中速切削時，該磨損嚴(yán)重；刀具與工件材料的硬度差小或兩者親合力大時磨損嚴(yán)重；刀具刃磨質(zhì)量差磨損嚴(yán)重。（三）擴(kuò)散磨損

刀具與切屑、刀具與工件接觸處由于高溫作用，雙方化學(xué)元素在固態(tài)下互相擴(kuò)散，使刀具成分、結(jié)構(gòu)改變造成磨損。

切削溫度越高擴(kuò)散越快；刀具與工件材料親合力越大擴(kuò)散越快；高速切削時擴(kuò)散磨損是刀具磨損的主要原因。（四）化學(xué)磨損

一定溫度下，刀具材料與空氣中的氧、切削液中的硫、氯起化學(xué)作用，生成較軟的化合物，造成刀具磨損。

化學(xué)磨損是邊界磨損原因之一；主要發(fā)生在較高速切削條件下。（五）熱電磨損

切削區(qū)高溫，在刀工之間產(chǎn)生熱電勢加快擴(kuò)散加劇刀具磨損。

三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（一）刀具磨損過程

1.初期磨損階段

與刀具刃磨質(zhì)量有關(guān)

2.正常磨損階段

VB與切削時間近似正比斜率表示磨損強(qiáng)度

3.急劇磨損階段

切削力、溫度急升，刀具磨損加劇，此前要換刀

（二）刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

磨鈍判斷

1.靠經(jīng)驗(yàn)判斷刀具是否磨鈍；

2.ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以1/2ap處的VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)；

在不同的加工條件下，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值是不同的。粗車碳素鋼0.6～0.8粗車鑄鐵0.8～1.2

粗車合金鋼0.4～0.5精車碳鋼0.1～0.3

系統(tǒng)剛性大、HSS，VB值較大；系統(tǒng)剛性小、Y合金，VB值較小

3.自動化精加工刀具，以徑向磨損量NB作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

3.2.8刀具耐用度和刀具壽命■刀具耐用度：刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的切削時間，稱為刀具耐用度，用T表示。耐用度是凈切削時間，不包括對刀、測量和快進(jìn)等非切削時間?！龅毒邏勖阂话研碌锻?jīng)過多次重磨，才會報廢，刀具壽命指的是一把新刀從開始使用到報廢為止所經(jīng)歷的切削時間。如果用刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)，得到的就是刀具壽命。刀具耐用度的確定原則：單件時間最少的原則－最高生產(chǎn)率刀具耐用度單件工藝成本最低的原則－最小成本刀具耐用度■還應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)情況：

刀具構(gòu)造復(fù)雜、制造和磨刀費(fèi)用高時，刀具耐用度應(yīng)規(guī)定得高些。多刀車床上的車刀，組合機(jī)床上的鉆頭、絲錐和銑刀，自動機(jī)床及自動線上的刀具，因?yàn)檎{(diào)整復(fù)雜，刀具耐用度應(yīng)規(guī)定得高些。某工序的生產(chǎn)成為生產(chǎn)線上的瓶頸時，刀具耐用度應(yīng)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，以加快該工序生產(chǎn)節(jié)拍。某工序單位時間的生產(chǎn)成本較高時刀具耐用度應(yīng)規(guī)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，縮短加工時間。精加工大型工件時，刀具耐用度應(yīng)規(guī)定得高些，至少保證在一次走刀中不換刀。3.2.9刀具使用壽命與切削用量的關(guān)系（一）刀具使用壽命與切削速度的關(guān)系

工件、刀具材料和刀具幾何形狀確定后，v對T影響最大。通過實(shí)驗(yàn)得經(jīng)驗(yàn)公式：v

Tm=C0

指數(shù)m

表示v對

T的影響程度，Y合金,m=0.1~0.4;HSS,

m=0.1~0.125,陶瓷m=0.2~0.4

。

m越小，則v對

T的影響越大。系數(shù)C0

，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)。（二）刀具使用壽命與切削用量的關(guān)系經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得類似關(guān)系式：f

Tn=C1

ap

Tp=C2

綜合可得到切削用量與刀具使用壽命的關(guān)系式：T=

CT

v1/mf

1/nap1/p令x=1/m，y=1/n，z=1/p，則

T=

CT

vxf

y

apz用YT5車削σb=0.637GPa碳鋼時，

T=

CT

v5

f

2.25

ap0.75切削速度影響>進(jìn)給量影響>背吃刀量影響

3.2.10刀具破損脆性破損塑性破損崩刃剝落碎斷裂紋刀具破損

合理選擇刀具材料。用作斷續(xù)切削的刀具，刀具材料應(yīng)具有一定的韌性。

合理選擇刀具幾何參數(shù)。通過選擇合適的幾何參數(shù)，使切削刃和刀尖有較好的強(qiáng)度。在切削刃上磨出負(fù)倒棱是防止崩刃的有效措施。保證刀具的刃磨質(zhì)量。切削刃應(yīng)平直光滑，不得有缺口，刃口與刀尖部位不允許有燒傷。合理選擇切削用量。防止出現(xiàn)切削力過大和切削溫度過高的情況。工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。防止因?yàn)檎駝佣鴵p壞刀具。

防止刀具破損措施3.2.11刀具狀態(tài)監(jiān)控直接檢測與監(jiān)控■刀具磨損的檢測與監(jiān)控方法間接檢測與監(jiān)控以刀具耐用度為依據(jù)以切削力為依據(jù)以表面粗糙度為依據(jù)■刀具磨損的檢測與監(jiān)控方法光電式破損檢測■刀具破損的檢測與監(jiān)控方法氣動式破損檢測■刀具破損的檢測與監(jiān)控方法磁通式破損檢測■刀具破損的檢測與監(jiān)控方法3.2.12

刀具幾何參數(shù)的合理選擇（一）前角的選擇γ0↑→變形程度↓→F↓q↓→振動↓質(zhì)量↑→T↑

θ↓刀刃和刀頭強(qiáng)度↓散熱面積容熱體積↓斷屑困難

對于不同的刀具材料和工件材料，T隨γ0的變化趨勢為駝峰形。高速鋼的合理前角比Y合金的大。加工塑材的合理前角比脆材的大在一定的條件下，存在一個合理值①粗加工、斷續(xù)切削、刀材強(qiáng)度韌性低工材強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；②工材塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動或機(jī)床功率不足，選較大的前角；③成形刀具、自動線刀具取小前角；④Y合金刀加工鋼γ。=10-20°灰鐵γ。=8~12°（二）后角的選擇α0↑→rn↓鋒利、

lα↓摩擦F↓→

質(zhì)量↑VB一定，磨損體積↑→T↑①粗加工、斷續(xù)切削、工材強(qiáng)度硬度高，選較小后角,已用大負(fù)前角應(yīng)↑α0

；②精加工取較大后角，保證表面質(zhì)量；③工材塑性大取較大后角，脆材↓α0；④系統(tǒng)剛性差，易振動，取較小后角；⑤車鋼和鑄鐵時取后角α。=6~8°（三）主偏角的選擇κr↓→ac↓aw↑→單位刃長負(fù)荷↓→

T↑

刀尖強(qiáng)度↑散熱體積↑，Ra↓

Fp↑→變形↑加工精度↓，易振動→Ra↑，T↓

（四）副偏角的選擇

副偏角↓→

Ra↓刀尖強(qiáng)度↑散熱體積↑

副刃工作長度↑→

摩擦↑Fp↑易振動→Ra↑，T↓

①主要看系統(tǒng)剛性。若剛性好，不易變形和振動，κr取較小值；若剛性差（細(xì)長軸），κr取較大值