第二章第六、七節(jié)刀具磨損與刀具壽命

1、1 2 刀具磨損的形態(tài)刀具磨損的形態(tài) 切削塑性材料時，如果切切削塑性材料時，如果切 削速度和切削厚度較大，在削速度和切削厚度較大，在 刀具前刀面上經(jīng)常會磨出一刀具前刀面上經(jīng)常會磨出一 個月牙洼（圖例）。個月牙洼（圖例）。 正常磨損是指隨著切削時間增加，磨損逐漸擴大正常磨損是指隨著切削時間增加，磨損逐漸擴大 的磨損。的磨損。 1）前面磨損）前面磨損 3 后面磨損后面磨損 加工脆性材料或在切削加工脆性材料或在切削 速度較低、切削厚度較小速度較低、切削厚度較小 （hD01mm），由于前），由于前 刀面上刀屑間的作用相對較刀面上刀屑間的作用相對較 弱，主要發(fā)生后刀面磨損弱，主要發(fā)生后刀面磨損 （圖例）

2、。（圖例）。 前面和后面同時磨損前面和后面同時磨損 一般在以中等切削一般在以中等切削 用量加工塑性金屬材料用量加工塑性金屬材料 時會出現(xiàn)這種形式磨損時會出現(xiàn)這種形式磨損 （圖例）。（圖例）。 邊界磨損邊界磨損 切削鋼料時，常在主切削刃靠近切削鋼料時，常在主切削刃靠近 工件外皮處以及刀尖處的后刀面上，工件外皮處以及刀尖處的后刀面上， 磨出較深的溝紋，這就是邊界磨損磨出較深的溝紋，這就是邊界磨損 （圖例）。加工鑄、鍛等外皮粗糙的（圖例）。加工鑄、鍛等外皮粗糙的 工件，也容易發(fā)生邊界磨損。工件，也容易發(fā)生邊界磨損。 4 5 6 刀具從切削開始至磨鈍標(biāo)準的切削時間，用T 表示。 刀具總壽命 一把新刀從

3、投入切削開始至報廢為止 的總切削時間，其間包括多次重磨。 1 11 T p mn p C T vfa （3-14） 式中CT 、m、n、p 為與工件、刀具材料等有關(guān)的常數(shù) 。 52.250.75 T p C T vfa （3-15） 可見v 的影響最顯著；f 次之；ap 影響最小 。 用硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼（b= 0.763GP a）時，有： 7 8 刀具壽命刀具壽命 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） 1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60 800 600 500 400 300

4、200 100 80 60 50 切削速度v（m/min） 9 規(guī)定刀具切削時間，離線檢測 切削加工時，切屑剝離，工件塑性變形，刀具與工件之間 摩擦以及刀具破損等，都會產(chǎn)生聲發(fā)射。正常切削時，聲 發(fā)射信號小而連續(xù)，刀具嚴重磨損后聲發(fā)射信號會增大， 而當(dāng)?shù)毒咂茡p時聲發(fā)射信號會突然增大許多，達到正常切 削時的幾倍 10 第七節(jié)第七節(jié) 切削用量的選擇及工件材料加工性切削用量的選擇及工件材料加工性 2.7.1、選擇切削用量的原則、選擇切削用量的原則 合理切削用量是指使刀具的切削性合理切削用量是指使刀具的切削性 能和機床的動力性能得到充分發(fā)揮，并能和機床的動力性能得到充分發(fā)揮，并 在保證加工質(zhì)量的前提下

5、，獲得高生產(chǎn)在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高生產(chǎn) 率和低加工成本的切削用量。率和低加工成本的切削用量。 11 P1 / tm fva Ld fan L t p ww pw w m 3 10 式中，式中，dw 車削前的毛坯直徑（車削前的毛坯直徑（mm）；）； Lw 工件切削部分長度（工件切削部分長度（mm）；）； 加工余量（加工余量（mm）；）； nw 工件轉(zhuǎn)速（工件轉(zhuǎn)速（r/min）。）。 1、切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系、切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系 12 利用上式，選用一定的切削條件進行計算，可以得到利用上式，選用一定的切削條件進行計算，可以得到 如下的結(jié)果：如下的結(jié)果： （1） f 保持不變，

6、保持不變，ap增至增至3ap，如仍保持刀具合理的耐，如仍保持刀具合理的耐 用度，則用度，則vc必須降低必須降低15，此時生產(chǎn)率，此時生產(chǎn)率P3ap2.6P，即生，即生 產(chǎn)率提高至產(chǎn)率提高至2倍倍以上。以上。 （2）ap保持不變，保持不變，f 增至增至3f，如仍保持刀具合理的耐用度，如仍保持刀具合理的耐用度， 則則vc必須降低必須降低32，此時生產(chǎn)率，此時生產(chǎn)率P3ap2P，即生產(chǎn)率提高，即生產(chǎn)率提高 至至2倍。倍。 （3）切削速度高過一定的臨界值時，生產(chǎn)率反而會降低。）切削速度高過一定的臨界值時，生產(chǎn)率反而會降低。 由此可見，增大由此可見，增大ap比增大比增大f更有利于提高生產(chǎn)率。更有利于提高

7、生產(chǎn)率。 13 2、選擇切削用量的原則、選擇切削用量的原則 首先選取盡可能大的被吃刀量；其次根據(jù)機床動首先選取盡可能大的被吃刀量；其次根據(jù)機床動 力和剛性限制條件或加工表面粗糙度的要求，選取盡力和剛性限制條件或加工表面粗糙度的要求，選取盡 可能大的進給量；最后利用切削用量手冊選取或者用可能大的進給量；最后利用切削用量手冊選取或者用 公式計算確定切削速度。公式計算確定切削速度。 14 粗加工時，一次走刀盡可能切除全部余量。粗加工時，一次走刀盡可能切除全部余量。 半精加工時，被吃刀量取為半精加工時，被吃刀量取為0.52mm。 精加工時，被吃刀量取為精加工時，被吃刀量取為0.10.4mm 1、被吃刀

8、量的選定、被吃刀量的選定 被吃刀量、進給量和切削速度的選定被吃刀量、進給量和切削速度的選定 2、進給量的選定、進給量的選定 生產(chǎn)實際中多采用查表法確定進給量。生產(chǎn)實際中多采用查表法確定進給量。 粗加工時，進給量由機床進給機構(gòu)強度、刀具強度與剛粗加工時，進給量由機床進給機構(gòu)強度、刀具強度與剛 性、工件的裝夾剛度決定。性、工件的裝夾剛度決定。 精加工時，進給量由加工精度和表面粗糙度決定精加工時，進給量由加工精度和表面粗糙度決定。 15 3、切削速度的選定、切削速度的選定 在在ap、f 值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度或查表值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度或查表 來選定車削速度。來選定車削速度。 在生產(chǎn)

9、中選擇切削速度的一般原則是：在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是： （1）粗車時，）粗車時， ap、f 較大，故選擇較低的較大，故選擇較低的v；精車；精車 時，時， ap 、f 均較小，故選擇較高的均較小，故選擇較高的v。 （2）工件材料強度、硬度高時，應(yīng)選較低的）工件材料強度、硬度高時，應(yīng)選較低的v。 （3）切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應(yīng)降低）切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應(yīng)降低20 30；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比正火、退火狀態(tài)鋼要；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比正火、退火狀態(tài)鋼要 降低降低20 30；切削有色金屬比切削中碳鋼的；切削有色金屬比切削中碳鋼的 切削速度可提高切削速度可提高100 300； 16 （

10、4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。 （5）精加工時，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。）精加工時，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。 （6）斷續(xù)切削及加工大件、細長件和薄壁工件時，應(yīng)）斷續(xù)切削及加工大件、細長件和薄壁工件時，應(yīng) 適當(dāng)降低切削速度。適當(dāng)降低切削速度。 （7）在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振）在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振 動的臨界速度。動的臨界速度。 17 采用切削性能更好的新型刀具材料；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；改善工件材料的切削加工性； 改進刀具結(jié)構(gòu)和選配合理刀

11、具幾何參數(shù)改進刀具結(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；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采用新型的、性能好的切削液和高效的冷卻方法。 3 3、提高切削用量的途徑、提高切削用量的途徑 18 2.7.2 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性 工件材料的工件材料的 可切削加工性可切削加工性 是指對某種材是指對某種材 料進行切削加料進行切削加 工的難易程度。工的難易程度。 1、工件材料切削加工性的評定指標(biāo)、工件材料切削加工性的評定指標(biāo) 1）以一定耐用度下的切削速度）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；衡量加工性； 2）以切削力或切削溫度衡量

12、加工性；）以切削力或切削溫度衡量加工性； 3）以加工表面質(zhì)量衡量加工性；）以加工表面質(zhì)量衡量加工性； 4）以切屑控制或斷屑的難易）以切屑控制或斷屑的難易 19 一般用相對加工性一般用相對加工性Kv來衡量工件材料的可切削加工性。來衡量工件材料的可切削加工性。 通常以通常以b=0.637GPa的的45鋼的鋼的60（刀具壽命為（刀具壽命為60min時所允時所允 許的切削速度，用許的切削速度，用60表示）為基準，寫作表示）為基準，寫作(60)j。將其它工件。將其它工件 材料的材料的60與之相比，其比值與之相比，其比值即為即為相對加工性相對加工性Kv，即即 Kv=60/(60)j 當(dāng)當(dāng) Kv 1時，該材

13、料比時，該材料比45鋼容易切削，例如有色金屬鋼容易切削，例如有色金屬Kv 3； 當(dāng)當(dāng) Kv 1時，該材料比時，該材料比45鋼難切削，例如高錳鋼、鈦合金鋼難切削，例如高錳鋼、鈦合金 Kv 0.5，均屬難加工材料。，均屬難加工材料。 材料切削加工性等級，表材料切削加工性等級，表32 20 加工性加工性 等級等級 表表3-2 材料相對加工性等級材料相對加工性等級 材料名稱及種類材料名稱及種類 相對加相對加 工性工性Kr 代代 表表 性性 材材 料料 1 很易切削很易切削 材料材料 一般有色般有色 金屬金屬 3.0銅鋁合金，鋁銅合金，鋁鎂合金銅鋁合金，鋁銅合金，鋁鎂合金 2容易切削容易切削 材料材料

14、易切削鋼易切削鋼2.53 退火l5Cr，b0.373o.441GPa 自動機鋼，b0.3930.491GPa 3 較易較易 切削鋼切削鋼 1.62.5 正火30鋼，b0.4410.549GPa 4 普通材普通材 料料 一般鋼、 鑄鐵 1.01.645鋼，灰鑄鐵 5 稍難切削稍難切削 材料材料 0.65 1.0 2Crl3，調(diào)質(zhì)b0.834GPa 85，鋼b0.883GPa 6 難加工難加工 材料材料 較難切削 材料 0.5 0.65 45Cr，調(diào)質(zhì)b1.03GPa 65Mn，調(diào)質(zhì)b0.9320.981 7 難切削 材料 0.15 0.5 50CrV, 調(diào)質(zhì)；1Crl8Ni9Ti, 鈦合金 8 很難切削 材料 0.15某些鈦合金，鑄造鎳基高溫合金 21 2、改善工件材料切削加工性的途徑、改善工件材料切削加工性的途徑 要改善工件材料的切削加工要改善工件材料的切削加工 性，可通過性，可通過熱處理方法，改變材熱處理方法，改變材 料的金相組織和物理力學(xué)性能，料的金相組織和物理力學(xué)性能， 也可通