第六节-刀具磨损与刀具寿命_.ppt

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第二章金属切削原理与刀具,内容提要,刀具的结构刀具材料金属切削过程及物理现象切削力与切削功率切削热和切削温度刀具磨损与刀具寿命切削用量的选择及工件材料加工性高速切削及刀具,第六节刀具磨损与刀具寿命,刀具的结构刀具材料金属切削过程及物理现象切削力与切削功率切削热和切削温度刀具磨损与刀具寿命切削用量的选择及工件材料加工性高速切削及刀具,第六节刀具磨损与刀具寿命,一.刀具磨损的形态及其原因磨损是连续的、逐渐的。

刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。

低温区以机械磨损为主，高温区以热、化学磨损为主。

磨损的形态：

1）前刀面磨损2）后刀面磨损3）边界磨损,刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。

刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。

第六节刀具磨损与刀具寿命,1.前刀面磨损月牙洼磨损的形成过程：

切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应很强烈，接触面又有很高的压力和温度，接触面积中有80%以上是实际接触，空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损。

使刀刃强度降低，易导致刀刃破损。

第六节刀具磨损与刀具寿命,2.后刀面磨损切削时，工件的新鲜加工表面与刀具后刀面接触，相互摩擦，引起后刀面磨损。

后刀面虽然有后角，但由于切削刃不是理想的锋利，而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很大，存在着弹性和塑性变形;因此，后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。

切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主要发生这种磨损，后刀面磨损带往往不均匀。

第六节刀具磨损与刀具寿命,第六节刀具磨损与刀具寿命,3.边界磨损切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。

此两处分别是在主、副切削刃与工件待加工或已加工表面接触的地方。

第六节刀具磨损与刀具寿命,二.刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程可分为三个阶段:

1）初期磨损阶段这一阶段的磨损较快；2）正常磨损阶段磨损量随切削时间延长而近似地成比例增加；3）急剧磨损阶段为保证加工质量，应当避免达到这个磨损阶段。

第六节刀具磨损与刀具寿命,磨钝标准：

刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。

为避免直接检测给生产带来的不便，常根据切削中的一些现象来判断是否达到磨钝标准。

因为一般刀具的后刀面都发生磨损，而且测量也比较方便。

因此，国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度VB作为刀具磨钝标准。

例如粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的变化，以及是否出现振动和不正常的声音等。

精加工可观察加工表面粗糙度变化以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀。

第六节刀具磨损与刀具寿命,三.刀具寿命的经验公式刀具寿命：

一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命。

刀具总寿命：

对于可重磨刀具，刀具寿命指的是刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间;而对其从第一次投入使用直至完全报废（经刃磨后亦不可再用）时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。

切削用量对刀具寿命的影响：

vfap,第六节刀具磨损与刀具寿命,刀具寿命方程式：

v切削速度（m/min）;T刀具寿命（min）;m指数，表示v-T间影响的程度;C系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。

第六节刀具磨损与刀具寿命,右图为各种刀具材料加工同一种工件材料时的后刀面磨损寿命曲线，其中由于陶瓷刀具的耐热性很高，陶瓷刀具的寿命曲线的斜率比硬质合金和高速钢的都大，但是在低速时，其刀具寿命比硬质合金的还要低。

将v-T画在双对数坐标系中得一直线,m就是该直线的斜率。

耐热性愈低的刀具材料，斜率应该愈小，切削速度对刀具寿命影响应该愈大。

第六节刀具磨损与刀具寿命,刀具的破损：

刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。

破损可认为是一种非正常的磨损，磨损是一个比较缓慢的逐渐发展的刀具表面损伤过程，而破损则是一个突发过程，刹那间使刀具失效。

刀具破损的形式分脆性破损和塑性破损两种。

硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。

脆性破损又分为崩刃、碎断、剥落和裂纹破损。

第六节刀具磨损与刀具寿命,四.刀具状态的监控：

如前所述，刀具损坏的形式主要是磨损和破损。

在现代化的生产系统（如FMS、CIMS等）中，当刀具发生非正常的磨损或破损时，如不能及时发现并采取措施，将导致工件报废，甚至机床损坏，造成很大的损失。

因此，对刀具状态进行监控非常重要。

第六节刀具磨损与刀具寿命,确认刀具破损监测可分为直接监测和间接监测两种。

所谓直接监测，即直接观察刀具状态，确认刀具是否破损。

其中最典型的方法是工业电视摄像法。

间接监测法即利用与刀具破损相关的其它物理量或物理现象，间接判断刀具是否已经破损或是否有即将破损的先兆。

这样的方法有测力法、测温法、测振法、测主电机电流法和测声发射法等。

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