刀具磨損和刀具耐用度

金屬切削原理與機(jī)床1精選課件第七章刀具磨損和刀具耐用度【定義】刀具在切削金屬，切下切屑的同時(shí)，其本身也將發(fā)生鈍化，而失去切削能力，稱刀具的磨損?！居绊憽康毒吣p后，F(xiàn)r和溫度急劇上升，甚至引起振動(dòng)刀具的磨損使工件加工精度下降，外表質(zhì)量顯著惡化，刀具材料消耗增加，使加工不能正常進(jìn)行。破損：突發(fā)的破壞磨損：逐漸產(chǎn)生的損耗刀具失效塑性破損脆性破損：崩刃〔切削刃產(chǎn)生小的缺口〕、剝落、碎斷、裂紋2精選課件刀具磨損〔前刀面磨損〕3精選課件7-1刀具磨損的形態(tài)一、前刀面磨損切削塑性材料時(shí)，如果切削速度和切削厚度較大，在刀具前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼，用最大深度KT表示磨損值。4精選課件加工脆性材料或在切削速度較低、切削厚度較小〔hD＜0．1mm〕，由于前刀面上刀屑間的作用相對(duì)較弱，主要發(fā)生后刀面磨損。用平均磨損帶寬度VB表示磨損值。二、后刀面磨損5精選課件①后刀面磨損表現(xiàn)：后刀面上磨出后角為零的棱面②前刀面磨損月牙洼KT③前后刀面同時(shí)磨損KTVBVB6精選課件三、邊界磨損位置：主切削刃靠近工件外皮處及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，接觸處磨出較深的溝紋，其磨損寬度大于B區(qū)，這種磨損稱為邊界磨損。邊界磨損主要是由于工件在邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點(diǎn)和刀具在邊界處的較大應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成的。加工鑄、鍛等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊界磨損切削鋼料、鑄鍛件等外皮粗糙7精選課件7-2刀具磨損的原因刀具正常磨損的原因是機(jī)械磨損，熱、化學(xué)磨損。機(jī)械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的熱、化學(xué)磨損是由黏結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等引起的磨損。8精選課件現(xiàn)象：刀具外表刻劃出溝紋機(jī)理：切削時(shí)，切屑、工件材料中含有一些碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)不斷刻劃刀面在低速切削時(shí)最為明顯。一、硬質(zhì)點(diǎn)磨損9精選課件二、粘結(jié)磨損切削時(shí)，切屑、工件與前、后刀面之間存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，形成新鮮外表接觸而發(fā)生冷焊粘結(jié)。由于切屑在滑移過(guò)程中產(chǎn)生剪切破壞，帶走刀具材料，從而造成粘結(jié)磨損。高溫、高壓、新外表刀具與工件的硬度比高速切削時(shí)的不穩(wěn)定積屑瘤10精選課件三、擴(kuò)散磨損熱作用的磨損機(jī)理：切削高溫下刀具與工件的新鮮外表接觸→接觸面上化學(xué)元素?cái)U(kuò)散到對(duì)方→刀具材料的成分結(jié)構(gòu)改變→刀具表層變脆而發(fā)生擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損隨切削溫度的上升而按照指數(shù)規(guī)律迅速增大切削速度增大，擴(kuò)散磨損增大→高速切削時(shí)主要磨損原因11精選課件四、化學(xué)磨損氧化磨損：TiC、WC、Co氧化→產(chǎn)生較軟的氧化物化學(xué)磨損是造成邊界磨損的原因之一低溫區(qū)，機(jī)械磨損為主高溫區(qū)，熱、化學(xué)磨損為主五、小結(jié)12精選課件7-3刀具的磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)13精選課件一、刀具的磨損過(guò)程初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段14精選課件二、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)【定義】刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，此磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以1/2背吃刀量處的后刀面磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)粗加工→VB較小精加工→VB較大

系統(tǒng)剛度降低→VB降低15精選課件7-4刀具耐用度經(jīng)驗(yàn)公式一、刀具耐用度的定義刀具耐用度是指一把刃磨好的新刀從投入使用直至到達(dá)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間。刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具幾何參數(shù)是否合理的重要參數(shù)。16精選課件二、刀具耐用度與切削用量的關(guān)系切削用量三要素與壽命的關(guān)系：用YT15硬質(zhì)合金車刀切削σb=0.63GPa的碳鋼時(shí)，切削用量與刀具壽命的關(guān)系式為：切削用量：、、愈大，刀具磨損加劇。但的影響最大、次之、最小。17精選課件7-5切削用量的制訂一、制訂切削用量的原那么原那么：使刀具的切削性能和機(jī)床的動(dòng)力性能得到充分發(fā)揮，并在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高生產(chǎn)率和低加工本錢的切削用量。1.對(duì)切削加工生產(chǎn)率的影響單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量Zw18精選課件2.對(duì)刀具耐用度的影響3.對(duì)加工質(zhì)量的影響ap↑→Fz↑→工藝系統(tǒng)彈性變形↑、振動(dòng)↑→加工精度↓、外表粗糙度↑f↑→切削力↑、外表粗糙度↑v↑→切屑變形↓、切削力↓、外表粗糙度↓粗加工〔半精加工〕，較小的ap、f硬質(zhì)合金車刀采用較高的切削速度高速鋼刀具采用較低的切削速度19精選課件二、切削用量三要素確實(shí)定1.背吃刀量ap確實(shí)定粗加工，盡可能取大的背吃刀量和少的走刀次數(shù)中等功率機(jī)床ap=8~10mm半精加工當(dāng)單邊加工余量h<2mm時(shí)，一次切除當(dāng)單邊加工余量h>2mm時(shí)，兩次切除第一次走刀

第二次走刀

一般ap=0.5～2mm20精選課件精加工，一般ap=0.1~0.4mm2.進(jìn)給量f確實(shí)定粗加工時(shí)，f由機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具強(qiáng)度與剛性、工件的裝夾剛度決定精加工時(shí)，f由加工精度和外表粗糙度決定生產(chǎn)實(shí)際中多采用經(jīng)驗(yàn)公式或查表法確定f3.切削速度v確實(shí)定一般原那么是：〔1〕粗車時(shí)，ap、f較大，選擇較低的v；精車時(shí)，ap、f均較小，選擇較高的v?！?〕工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的v。21精選課件計(jì)算法查表法

表11-5，p17822精選課件三、切削用量選擇原那么

在選擇切削用量以提高生產(chǎn)率時(shí)：首先盡量選用大的背吃刀量ap其次根據(jù)加工條件和加工要求允許的最大f最后在刀具耐用度和機(jī)床功率所允許的情況下選擇最大的切削速度v23精選課件四、提高切削用量的途徑采用切削性能更好的新型刀具材料；改善工件材料的切削加工性；改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和選配合理刀具幾何參數(shù)提高刀具的制造和刃磨質(zhì)量；采用新型的、性能好的切削液和高效的冷卻方法。24精選課件7-6刀具幾何參數(shù)的合理選擇1.前角〔0〕作用①減小切屑的變形②減小前刀面與切屑之間的摩擦力

0↑

切削力和切削熱↓刀具的磨損↓工件加工精度和外表質(zhì)量↑

0γo1Prγo225精選課件選擇加工塑性材料和精加工—取大前角（）

0↑加工脆性材料和粗加工—取小前角（）

0↓前角〔0〕可正、可負(fù)、也可以為零高速鋼車削碳鋼：

0=200~300硬質(zhì)合金車削碳鋼：

0=100~20026精選課件2.后角〔0〕作用：減小工件加工外表與主后刀面之間的摩擦力所以

0減小切削力和切削熱減小刀具的磨損提高工件的加工精度和外表質(zhì)量

0

027精選課件選擇加工塑性材料和精加工—取大后角（）

0↑加工脆性材料和粗加工—取小后角〔0↓〕后角〔0〕只能是正的。精加工：

0=80~120粗加工：

0=40~803.主偏角〔κr〕改善切削條件，提高刀具壽命作用：減小κr：當(dāng)ap、f不變時(shí)，那么aw↑、ac↓—使切削條件得到改善，提高了刀具壽命。28精選課件nfdwdmkrkr’ap選擇系統(tǒng)剛性好：取較小的κr系統(tǒng)剛性差：取較大的κr但κr↓→Fy

↑、Fx↓→加大工件的變形撓度→使工件精度降低，同時(shí)容易引起系統(tǒng)振動(dòng)。29精選課件4.副偏角〔κr’〕作用：最終形成已加工外表選擇：在不產(chǎn)生振動(dòng)的前提下，取小值。κr’：使已加工外表殘留密集的高度減小，降低工件的外表粗糙度。30精選課件5.刃傾角〔S〕作用①影響切削刃的鋒利程度②影響切屑流出方向③影響刀頭強(qiáng)度和散熱條件④影響切削力的大小和方向選擇：粗加工：可取零或負(fù)〔S=0、-S〕精加工：取正〔+S〕31精選課件7-7工件材料的切削加工性【定義】工件材料的切削加工的難易程度。當(dāng)被切削工件難加工時(shí)，切削加工性差〔低〕反之，切削加工姓好〔高〕32精選課件一、材料切削加工性的衡量指標(biāo)1〕以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；2〕以切削力或切削溫度衡量加工性；3〕以加工外表質(zhì)量衡量加工性；4〕以切屑控制或斷屑的