第二章第四節(jié)-刀具磨損及磨鈍標準(機械制造技術A)

第四節(jié)刀具磨損及磨鈍標準本節(jié)要點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，硬質合金刀頭由于熱應力造成的裂紋等；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月牙洼②月牙洼和刀刃之間有一個窄邊；③隨著磨損的加劇，月牙洼不斷擴展，該窄邊越來越窄，最后導致刀刃崩刃。⑵發(fā)生前刀面磨損的場合：用較高的切削速度和較大的切削厚度切削塑性材料時產(chǎn)生前刀面磨損。

(3)影響：

削弱刀刃強度，降低加工質量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，降低加工質量⑶前刀面和后刀面同時磨損◆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——中等偏低切速粘結磨損加劇◆

擴散磨損——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(硬質點磨損)⑴定義：切屑或工件表面的微小硬質點與刀具表面的相對運動中，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動方向一致的溝紋；②后刀面上劃出與主運動方向一致的溝紋；

（3）發(fā)生場合：①工件材料中硬質點較多；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，形成粘結點，這些粘結點又因相對運動而破裂，粘結點的破裂也常常發(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)生強烈塑性流動，新鮮表面上的分子接觸；②在溫度和壓力足夠時，摩擦表面的某些突出部位粘結；③在切削運動的作用下，粘結處被撕裂，當破裂在刀具一方時，刀具材料被帶走形成刀具的粘結磨損。⑵發(fā)生場合：以中等切削速度加工塑性金屬。3）擴散磨損

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

⑴磨損過程：空氣中的氧與刀具硬質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)生場合：硬質合金中的碳化鈦含量較低時，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，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)生場合：工具鋼刀具磨損的主要原因。Co3O4，CoO，WO3，TiO2不同切削溫度對磨損的影響:溫度對磨損的影響1—粘結磨損2—磨粒磨損3—擴散磨損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：磨損較快機理：⑴新刃磨的刀具表面粗糙不平，接觸應力大；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：磨損量隨切削時間緩慢均勻增大，切削過程穩(wěn)定該磨損階段是刀具的有效工作時間。3.劇烈磨損圖中CD段特點：刀具材料切削性能急劇下降，磨損迅速。機理：刀具變鈍，摩擦過大，切削力與切削溫度迅速增長。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準，稱為刀具的徑向磨損量NB。磨鈍標準的定義：刀具后刀面磨損帶中間的平均磨損量VB允許達到的最大磨損尺寸。（P54表4-1）圖2-21刀具磨鈍標準（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到磨鈍標準為止的總切削時間。（兩次刃磨之間的總切削時間。）刀具壽命概念◆刀具總壽命——一把新刀從投入切削開始至報廢為止的總切削時間，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，應首先選擇較大的切削深度，然后選擇較大的進給量，最后在刀具耐用度和機床功率允許的條件下選取適當?shù)那邢魉俣?。刀具耐用度與切削用量的關系4.2刀具耐用度及切削量的選擇用硬質合金刀具切削碳鋼時有：——————實驗公式：圖3-27不同刀具材料的耐用度比較硬質合金（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

刀具的磨鈍標準是固定的，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，延長刀具達到磨鈍標準的時間。4.2刀具耐用度及切削量的選擇刀具耐用度標準綜合生產(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：保證單件工時最短、生產(chǎn)率最高的耐用度；2）

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

在一般情況下均采用經(jīng)濟耐用度，當任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時，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，一般應考慮以下原則：

(1)刀具的復雜程度和制造、重磨的費用。(2)裝卡、調整比較復雜的刀具。(3)生產(chǎn)線上的刀具耐用度應規(guī)定為一個班或兩個班，以便能在換班時間內(nèi)換刀。(4)精加工尺寸很大的工件時，刀具耐用度應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）潤滑作用（3）清洗作用（4）防銹作用

切削液的種類（1）水溶液