刀具磨損和壽命預(yù)習(xí)

1.刀具磨損形態(tài)和磨損機(jī)制2.刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)3.刀具壽命4.刀具的破損及刀具狀態(tài)監(jiān)控5.切削用量的選擇第六節(jié)刀具磨損、刀具壽命和切削用量的選擇1、刀具磨損的形態(tài)前刀面磨損（月牙洼磨損）后刀面磨損邊界磨損前后刀面磨損非正常磨損刀具磨損機(jī)制

硬質(zhì)點(diǎn)劃痕（磨粒磨損）碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)及積屑瘤碎片在刀具表面畫(huà)出一條條溝紋，造成機(jī)械磨損冷焊黏結(jié)（粘結(jié)磨損）高溫、高壓下，切屑底層材料與前刀面冷焊粘接，而后刀具材料被帶走擴(kuò)散磨損高溫高壓下，刀具與工件材料互相擴(kuò)散，改變刀具的性能化學(xué)磨損（相變磨損）與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，刀具材料硬度被降低，從而被切屑帶走造成磨損氧化磨損◆

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

——中等偏低切速刀具磨損原因◆

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)生刀具磨損是由機(jī)械摩擦和熱效應(yīng)兩方面因素作用造成的。

1）在低、中速范圍內(nèi)磨粒磨損和粘結(jié)磨損是刀具磨損的主要原因。通常拉削、鉸孔和攻絲加工時(shí)的刀具磨損主要屬于這類(lèi)磨損。2）在中等以上切削速度加工時(shí)，熱效應(yīng)使高速鋼刀具產(chǎn)生相變磨損、使硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散和氧化磨損。

1.刀具磨損形態(tài)和磨損機(jī)制2.刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)3.刀具壽命4.刀具的破損及刀具狀態(tài)監(jiān)控5.切削用量的選擇第六節(jié)刀具磨損、刀具壽命和切削用量的選擇刀具的磨損過(guò)程刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定的限度就不能繼續(xù)使用了，這個(gè)磨損限度稱(chēng)為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。1）磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB：指以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)量的磨損帶寬度。2）磨鈍標(biāo)準(zhǔn)NB：指刀具的徑向尺寸磨損量。ＩＳＯ推薦硬質(zhì)合金車(chē)刀刀具壽命實(shí)驗(yàn)的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，有下列三種可供選擇１）磨損帶寬度ＶＢ＝０.３mm２）如果主后刀面為無(wú)規(guī)則磨損，?。郑拢剑?６mm３）前刀面磨損量ＫＴ＝（０.０６＋０.３f）mm1.刀具磨損形態(tài)和磨損機(jī)制2.刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)3.刀具壽命4.刀具的破損及刀具狀態(tài)監(jiān)控5.切削用量的選擇第六節(jié)刀具磨損、刀具壽命和切削用量的選擇刀具壽命（耐用度）概念◆刀具從開(kāi)始切削至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的切削時(shí)間，用T

表示，又稱(chēng)刀具耐用度?！舻毒呖倝勖?/p>

——一把新刀從投入切削開(kāi)始至報(bào)廢為止的總切削時(shí)間，其間包括多次重磨。（3-14）式中CT、m、n、p

為與工件、刀具材料等有關(guān)的常數(shù)。（3-15）用硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼（σb=0.763GPa）時(shí)，有：刀具壽命（耐用度）經(jīng)驗(yàn)公式可見(jiàn)v

的影響最顯著；f次之；ap

影響最小。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）不同刀具材料壽命（耐用度）比較刀具壽命的確定式中to

、tm

、ta

、tc

分別為工序時(shí)間、基本時(shí)間、輔助時(shí)間和換刀時(shí)間；T

為刀具壽命。令f，ap為常數(shù)，有：使工序時(shí)間最短的刀具壽命。以車(chē)削為例，工序時(shí)間：將上式代入式（4-14），對(duì)T求導(dǎo)，并令其為0，可得到最大生產(chǎn)率刀具壽命為：（3-16）（3-17）最高生產(chǎn)率刀具壽命（最大生產(chǎn)率壽命）式中C0——工序成本；

Cm

——機(jī)時(shí)費(fèi)；

Ct——刀具費(fèi)用；

tm

，ta

，tc

，T——含義同前。使工序成本最小的刀具壽命。仍以車(chē)削為例，工序成本為：仍令f，ap為常數(shù)，采用相同方法，可得到經(jīng)濟(jì)壽命為（如右圖）tmCm刀具費(fèi)用taCmC0刀具耐用度Top成本

圖刀具壽命、刀具費(fèi)用和工序成本的關(guān)系最小成本刀具壽命（經(jīng)濟(jì)壽命）制定刀具壽命時(shí)，應(yīng)考慮以下因素:(P50)刀具結(jié)構(gòu)多刀機(jī)床的刀具生產(chǎn)線(xiàn)上的瓶頸工序單位時(shí)間的生產(chǎn)成本高精加工大型工件時(shí)1.刀具磨損形態(tài)和磨損機(jī)制2.刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)3.刀具壽命4.刀具的破損及刀具狀態(tài)監(jiān)控5.切削用量的選擇第六節(jié)刀具磨損、刀具壽命和切削用量的選擇刀具的破損在切削加工中，刀具有時(shí)沒(méi)有經(jīng)過(guò)正常的磨損，而在很短時(shí)間內(nèi)突然損壞，這種情況稱(chēng)為刀具破損。相對(duì)于磨損而言，從某種意義上講，破損可認(rèn)為是一種非正常的磨損。破損形式脆性破損塑性破損崩刃碎斷剝落裂紋破損防止刀具破損的措施(主要從應(yīng)對(duì)斷續(xù)切削沖擊力和熱應(yīng)力的角度出發(fā))1）合理選擇刀具材料2）合理選擇刀具幾何參數(shù)(P51)3）保證刀具的刃磨質(zhì)量4）合理選擇切削用量5）工藝系統(tǒng)應(yīng)有較好的剛性6）對(duì)刀具的狀態(tài)監(jiān)控刀具狀態(tài)監(jiān)控刀具損壞的形式主要是磨損和破損。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)系統(tǒng)（如FMS、CIMS等）中，當(dāng)?shù)毒甙l(fā)生非正常的磨損或破損時(shí)，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導(dǎo)致工件報(bào)廢，甚至機(jī)床損壞，造成很大的損失。因此，對(duì)刀具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控非常重要。刀具破損監(jiān)測(cè)可分為直接監(jiān)測(cè)和間接監(jiān)測(cè)兩種。所謂直接監(jiān)測(cè)，即直接觀(guān)察刀具狀態(tài)，確認(rèn)刀具是否破損。其中最典型的方法是ITV（IndustrialTelevision，工業(yè)電視）攝像法。間接監(jiān)測(cè)法即利用與刀具破損相關(guān)的其它物理量或物理現(xiàn)象，間接判斷刀具是否已經(jīng)破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有測(cè)力法、測(cè)溫法、測(cè)振法、測(cè)主電機(jī)電流法和測(cè)聲發(fā)射法等。1.刀具磨損形態(tài)和磨損機(jī)制2.刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)3.刀具壽命4.刀具的破損及刀具狀態(tài)監(jiān)控5.切削用量的選擇第六節(jié)刀具磨損、刀具壽命和切削用量的選擇五、切削用量的選擇原則切削用量的選擇，對(duì)生產(chǎn)率、加工成本和加工質(zhì)量均有重要影響。所謂合理的切削用量是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能取得較高的生產(chǎn)效率和較低成本的切削用量。約束切削用量選擇的主要條件有：工件的加工要求，包括加工質(zhì)量要求和生產(chǎn)率要求；刀具材料的切削性能；機(jī)床性能；刀具壽命要求。切削用量與生產(chǎn)效率、刀具壽命的關(guān)系，Q為單位時(shí)間內(nèi)切除的材料體積。Q=apfvc切削用量選擇原則：首先選取大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀桿剛度等限制條件或以加工表面粗糙度要求，選取盡量大的進(jìn)給量f，最后計(jì)算確定切削速度vc。切削用量三要素的選用１、背吃刀量根據(jù)加工余量確定加工余量大工藝系統(tǒng)剛性不足斷續(xù)切削２、進(jìn)給量粗加工精加工機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度刀桿的強(qiáng)度刀片強(qiáng)度