第二章第四節(jié)-刀具磨損及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)(機(jī)械制造技術(shù)A)

第四節(jié)刀具磨損及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)本節(jié)要點(diǎn)刀具磨損的形式及原因刀具耐用度及切削用量的選擇切削液

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1.非正常磨損：例如刀具由于受到外力作用造成崩刃、卷刃、刀頭碎裂，硬質(zhì)合金刀頭由于熱應(yīng)力造成的裂紋等；4.1刀具磨損的形式及原因

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2.正常磨損的三種形式：⑴前刀面磨損⑵后刀面磨損⑶前刀面和后刀面同時(shí)磨損

1.前刀面磨損

(1)前刀面磨損的特征

①磨損后在前刀面上形成了一個(gè)月牙洼②月牙洼和刀刃之間有一個(gè)窄邊；③隨著磨損的加劇，月牙洼不斷擴(kuò)展，該窄邊越來越窄，最后導(dǎo)致刀刃崩刃。⑵發(fā)生前刀面磨損的場(chǎng)合：用較高的切削速度和較大的切削厚度切削塑性材料時(shí)產(chǎn)生前刀面磨損。

(3)影響：

削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量2.后刀面的磨損：刀尖B區(qū)VBmax待加工表面有上道工序產(chǎn)生的加工硬化或毛坯表面硬層的影響N區(qū)C區(qū)①C區(qū)：在靠近刀尖的位置。特征：此部位切削過程中承受較大的切削力和較高的切削溫度，強(qiáng)度和散熱條件差，所以磨損較大。其磨損量用VC表示。②N區(qū)：在靠近工件待加工表面的位置。特征：由于加工表面的加工硬化或毛坯表面硬層的影響，會(huì)在此部位造成較大的磨損且形成磨損缺口。其磨損量用VN表示；③B區(qū)：在參與切削的切削刃中部區(qū)域。特征：磨損比較均勻，其平均磨損量用VB表示。⑴后刀面磨損的特征

⑵產(chǎn)生后刀面磨損的場(chǎng)合

①用較低的切削速度和較小的切削厚度切削塑性材料；②切削脆性材料。(3)影響：切削力↑,切削溫度↑,產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工質(zhì)量⑶前刀面和后刀面同時(shí)磨損◆磨粒磨損——各種切速下均存在——低速情況下刀具磨損的主要原因◆

粘結(jié)磨損（冷焊）——刀具材料與工件材料親和力大——刀具材料與工件材料硬度比小——中等偏低切速粘結(jié)磨損加劇◆

擴(kuò)散磨損——高溫下發(fā)生◆

氧化磨損——高溫情況下，在切削刃工作邊界發(fā)生刀具磨損原因4.1

刀具磨損的形式及原因◆相變磨損刀具磨損原因4.1刀具磨損的形式及原因1）磨料磨損(硬質(zhì)點(diǎn)磨損)⑴定義：切屑或工件表面的微小硬質(zhì)點(diǎn)與刀具表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，在刀具表面劃出溝痕的磨損稱為磨料磨損。（2）特征：①前刀面上劃出與切屑運(yùn)動(dòng)方向一致的溝紋；②后刀面上劃出與主運(yùn)動(dòng)方向一致的溝紋；

（3）發(fā)生場(chǎng)合：①工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)較多；②工件與刀具硬度相差小；③低速切削（拉刀、板牙）。2）粘結(jié)磨損（冷焊）在一定的壓力和溫度作用下，磨擦面上產(chǎn)生塑性變形，形成粘結(jié)點(diǎn)，這些粘結(jié)點(diǎn)又因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而破裂，粘結(jié)點(diǎn)的破裂也常常發(fā)生在刀具一方，使刀具材料被工件材料帶走，從而形成刀具的粘結(jié)磨損。工件刀具⑴磨損過程：①切屑與前刀面因摩擦而產(chǎn)生強(qiáng)烈塑性流動(dòng)，新鮮表面上的分子接觸；②在溫度和壓力足夠時(shí)，摩擦表面的某些突出部位粘結(jié)；③在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，粘結(jié)處被撕裂，當(dāng)破裂在刀具一方時(shí)，刀具材料被帶走形成刀具的粘結(jié)磨損。⑵發(fā)生場(chǎng)合：以中等切削速度加工塑性金屬。3）擴(kuò)散磨損

⑴磨損過程：在高溫高壓下，刀具材料中的元素?cái)U(kuò)散到切屑和工件材料中，工件材料中的鐵元素又?jǐn)U散到刀具表層，從而改變了刀具表層的化學(xué)成分，使其硬度和強(qiáng)度下降，磨損加劇。⑵發(fā)生場(chǎng)合：元素的耐熱性差，則原子的穩(wěn)定性差，易發(fā)生擴(kuò)散磨損；元素的耐熱性好，則原子的穩(wěn)定性好，不易發(fā)生擴(kuò)散磨損。擴(kuò)散磨損4）氧化磨損（化學(xué)磨損）

⑴磨損過程：空氣中的氧與刀具硬質(zhì)合金中的鈷和碳化鎢等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生疏松脆弱的氧化物。切削時(shí)這些氧化物被切屑和工件帶走，形成刀具的氧化磨損。

⑵發(fā)生場(chǎng)合：硬質(zhì)合金中的碳化鈦含量較低時(shí)，則氧化較快，易發(fā)生氧化磨損。5）相變磨損切削溫度超過相變溫度時(shí)，刀具金相組織發(fā)生變化，使表層的硬度下降造成刀具的相變磨損。發(fā)生場(chǎng)合：工具鋼刀具磨損的主要原因。Co3O4，CoO，WO3，TiO2不同切削溫度對(duì)磨損的影響:溫度對(duì)磨損的影響1—粘結(jié)磨損2—磨粒磨損3—擴(kuò)散磨損4—相變磨損5—氧化磨損刀具磨損的典型曲線刀具的磨損過程

4.1刀具磨損的形式及原因BCAD1.初期磨損圖中AB段特點(diǎn)：磨損較快機(jī)理：⑴新刃磨的刀具表面粗糙不平，接觸應(yīng)力大；⑵新刀表面有脫碳層、氧化層等表面缺陷。2.正常磨損圖中BC段特點(diǎn)：磨損量隨切削時(shí)間緩慢均勻增大，切削過程穩(wěn)定該磨損階段是刀具的有效工作時(shí)間。3.劇烈磨損圖中CD段特點(diǎn)：刀具材料切削性能急劇下降，磨損迅速。機(jī)理：刀具變鈍，摩擦過大，切削力與切削溫度迅速增長(zhǎng)。精加工刀具，以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱為刀具的徑向磨損量NB。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的定義：刀具后刀面磨損帶中間的平均磨損量VB允許達(dá)到的最大磨損尺寸。（P54表4-1）圖2-21刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（縱向剖面）4.2刀具耐用度及切削量的選擇刀具耐用度概念◆刀具由刃磨后用于切削開始至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的總切削時(shí)間。（兩次刃磨之間的總切削時(shí)間。）刀具壽命概念◆刀具總壽命——一把新刀從投入切削開始至報(bào)廢為止的總切削時(shí)間，期間包括多次重磨。式中Ct——刀具耐用度系數(shù)，與工件、刀具材料及刀具幾何參數(shù)等有關(guān)的常數(shù)?？梢妚的影響最顯著；f次之；ap

影響最小。所以根據(jù)刀具耐用度選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇較大的切削深度，然后選擇較大的進(jìn)給量，最后在刀具耐用度和機(jī)床功率允許的條件下選取適當(dāng)?shù)那邢魉俣取５毒吣陀枚扰c切削用量的關(guān)系4.2刀具耐用度及切削量的選擇用硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼時(shí)有：——————實(shí)驗(yàn)公式：圖3-27不同刀具材料的耐用度比較硬質(zhì)合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速鋼刀具耐用度T（min）1235681020304060800600500400300200100806050切削速度v（m/min）不同刀具材料耐用度比較4.2刀具耐用度及切削量的選擇刀具磨損曲線后刀面磨損量VBVc1Vc2Vc3Vc4

刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)是固定的，而刀具的耐用度則是可以變化的，在切削加工中，可以通過改變加工條件提高刀具的耐用度，也就是說，延長(zhǎng)刀具達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。4.2刀具耐用度及切削量的選擇刀具耐用度標(biāo)準(zhǔn)綜合生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本所確定的刀具耐用度。1）

最大生產(chǎn)率耐用度：保證單件工時(shí)最短、生產(chǎn)率最高的耐用度；2）

經(jīng)濟(jì)耐用度：保證加工成本最低、經(jīng)濟(jì)效益最好的耐用度。

在一般情況下均采用經(jīng)濟(jì)耐用度，當(dāng)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時(shí)，則采用最大生產(chǎn)率耐用度。刀具耐用度的選擇

在生產(chǎn)中選擇刀具耐用度時(shí)，一般應(yīng)考慮以下原則：

(1)刀具的復(fù)雜程度和制造、重磨的費(fèi)用。(2)裝卡、調(diào)整比較復(fù)雜的刀具。(3)生產(chǎn)線上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個(gè)班或兩個(gè)班，以便能在換班時(shí)間內(nèi)換刀。(4)精加工尺寸很大的工件時(shí)，刀具耐用度應(yīng)按零件精度和表面粗糙度要求決定。4.3切削液切削液的作用（1）冷卻作用（2）潤(rùn)滑作用（3）清洗作用（4）防銹作用

切削液的種類（1）水溶液