第二章第六七节刀具磨损与刀具寿命课件

第二章第六、七第二章第六、七节刀具磨刀具磨损与刀具寿命与刀具寿命第二章第六、七节刀具磨损与刀具寿命第二章第六、七节刀具磨损与刀具磨损的形态刀具磨损的形态切削塑性材料时，如果切切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，在削速度和切削厚度较大，在刀具前刀面上经常会磨出一刀具前刀面上经常会磨出一个月牙洼（个月牙洼（图例图例）。）。1）前面磨损）前面磨损2刀具磨损的形态 切削塑性材料时，如果切削速度和后面磨损后面磨损加工脆性材料或在切削加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小速度较低、切削厚度较小（hD01mm），由于前），由于前刀面上刀屑间的作用相对较刀面上刀屑间的作用相对较弱，主要发生后刀面磨损弱，主要发生后刀面磨损（图例图例）。）。前面和后面同时磨损前面和后面同时磨损一般在以中等切削一般在以中等切削用量加工塑性金属材料用量加工塑性金属材料时会出现这种形式磨损时会出现这种形式磨损（图例图例）。）。边界磨损边界磨损切削钢料时，常在主切削刃靠近切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损磨出较深的沟纹，这就是边界磨损（图例图例）。加工铸、锻等外皮粗糙的）。加工铸、锻等外皮粗糙的工件，也容易发生边界磨损。工件，也容易发生边界磨损。3后面磨损 加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚2.6.2刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程刀具磨损过程 初期磨损阶段初期磨损阶段ABAB段段 正常磨损阶段正常磨损阶段BCBC段段 急剧磨损阶段急剧磨损阶段CDCD段段刀具磨损原因刀具磨损原因 硬质点磨损硬质点磨损 粘结磨损粘结磨损 扩散磨损扩散磨损 化学磨损化学磨损 相变磨损相变磨损42.6.2刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程4刀具磨钝标准刀具磨钝标准 刀具磨损达一定限度就不能继续使用，而应进行重磨，刀具磨损达一定限度就不能继续使用，而应进行重磨，刀具磨损达一定限度就不能继续使用，而应进行重磨，刀具磨损达一定限度就不能继续使用，而应进行重磨，这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面这个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面磨损值磨损值磨损值磨损值VBVB达到一定数值作为磨钝标准达到一定数值作为磨钝标准达到一定数值作为磨钝标准达到一定数值作为磨钝标准硬质合金车刀的磨钝标准硬质合金车刀的磨钝标准硬质合金车刀的磨钝标准硬质合金车刀的磨钝标准刀具耐用度刀具耐用度刀具耐用度刀具耐用度刀具在不变的切削条件下从开始切削直到磨损量达到磨钝标准刀具在不变的切削条件下从开始切削直到磨损量达到磨钝标准刀具在不变的切削条件下从开始切削直到磨损量达到磨钝标准刀具在不变的切削条件下从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间，成为刀具耐用度，以为止的总切削时间，成为刀具耐用度，以为止的总切削时间，成为刀具耐用度，以为止的总切削时间，成为刀具耐用度，以T T表示表示表示表示5刀具磨钝标准 刀具磨损达一定限度就不能继续使用，而应进行重磨2.6.3刀具寿命 刀具寿命（耐用度）概念刀具寿命（耐用度）概念 刀具从切削开始至磨钝标准的切削时间，用T表示。刀具总寿命一把新刀从投入切削开始至报废为止的总切削时间，其间包括多次重磨。（3-14）式中CT、m、n、p为与工件、刀具材料等有关的常数。（3-15）可见v的影响最显著；f 次之；ap影响最小。用硬质合金刀具切削碳钢（b=0.763GPa）时，有：刀具寿命（耐用度）经验公式刀具寿命（耐用度）经验公式62.6.3 刀具寿命 刀具寿命（耐用度）概念 刀具从切通过试验先确定通过试验先确定通过试验先确定通过试验先确定5 5种以上不同切削速度的刀具磨损过种以上不同切削速度的刀具磨损过种以上不同切削速度的刀具磨损过种以上不同切削速度的刀具磨损过程曲线，如图（程曲线，如图（程曲线，如图（程曲线，如图（a a）所示。曲线磨损量）所示。曲线磨损量）所示。曲线磨损量）所示。曲线磨损量V VB B可利用读可利用读可利用读可利用读数显微镜测得。然后在磨损曲线上取出达到磨钝标数显微镜测得。然后在磨损曲线上取出达到磨钝标数显微镜测得。然后在磨损曲线上取出达到磨钝标数显微镜测得。然后在磨损曲线上取出达到磨钝标准时的各速度准时的各速度准时的各速度准时的各速度v vc c与耐用度与耐用度与耐用度与耐用度T T对应值，并将它们表示在对应值，并将它们表示在对应值，并将它们表示在对应值，并将它们表示在双对数坐标中，可得图（双对数坐标中，可得图（双对数坐标中，可得图（双对数坐标中，可得图（b b）所示的刀具耐磨度曲线。）所示的刀具耐磨度曲线。）所示的刀具耐磨度曲线。）所示的刀具耐磨度曲线。7通过试验先确定5种以上不同切削速度的刀具磨损过程曲线，如图（刀具寿命刀具寿命 图3-27不同刀具材料的耐用度比较硬质合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速钢刀具耐用度T（min）1235681020304060800600500400300200100806050切削速度v（m/min）不同刀具材料寿命（耐用度）比较不同刀具材料寿命（耐用度）比较8 刀具寿命 图3-27 不同刀具材料的耐用度比较硬质合金陶规定刀具切削时间，离线检测常规方法常规方法刀具磨损、破损检测与监控 通通过过切切削削力力（切切削削功功率率）变变化化幅幅值值，判判断断刀刀具具的的磨磨损损程程度度；当当切切削削力力突突然然增增大大或或突突然然下下降降很很大大幅幅值值时时，则则表表明明刀具发生了破损刀具发生了破损 通过实验确定刀具磨损与破损的通过实验确定刀具磨损与破损的“阈值阈值”切削力与切削功率检测方法切削力与切削功率检测方法 切削加工时，切屑剥离，工件塑性变形，刀具与工件之间摩擦以及刀具破损等，都会产生声发射。正常切削时，声发射信号小而连续，刀具严重磨损后声发射信号会增大，而当刀具破损时声发射信号会突然增大许多，达到正常切削时的几倍 声发射检测方法声发射检测方法 9规定刀具切削时间，离线检测常规方法 刀具磨损、破损检测与监控第七节第七节切削用量的选择及工件材料加工性切削用量的选择及工件材料加工性2.7.1、选择切削用量的原则、选择切削用量的原则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机床的动力性能得到充分发挥，并能和机床的动力性能得到充分发挥，并在保证加工质量的前提下，获得高生产在保证加工质量的前提下，获得高生产率和低加工成本的切削用量。率和低加工成本的切削用量。10第七节 切削用量的选择及工件材料加工性2.7.1、选择切P1/tm式中，式中，dw车削前的毛坯直径（车削前的毛坯直径（mm）；）；Lw工件切削部分长度（工件切削部分长度（mm）；）；加工余量（加工余量（mm）；）；nw工件转速（工件转速（r/min）。）。1、切削用量同加工生产率的关系、切削用量同加工生产率的关系11P1/tm式中，dw 车削前的毛坯直径（mm）；利用上式，选用一定的切削条件进行计算，可以得到利用上式，选用一定的切削条件进行计算，可以得到如下的结果：如下的结果：（1）f 保持不变，保持不变，ap增至增至3ap，如仍保持刀具合理的耐用，如仍保持刀具合理的耐用度，则度，则vc必须降低必须降低15，此时生产率，此时生产率P3ap2.6P，即生产，即生产率提高至率提高至2倍倍以上。以上。（2）ap保持不变，保持不变，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，则则vc必须降低必须降低32，此时生产率，此时生产率P3ap2P，即生产率提高至，即生产率提高至2倍。倍。（3）切削速度高过一定的临界值时，生产率反而会降低。）切削速度高过一定的临界值时，生产率反而会降低。由此可见，增大由此可见，增大ap比增大比增大f更有利于提高生产率。更有利于提高生产率。12 利用上式，选用一定的切削条件进行计算，可以得到如下的2、选择切削用量的原则、选择切削用量的原则132、选择切削用量的原则 首先选取尽可能大的被粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量。粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量。半精加工时，被吃刀量取为半精加工时，被吃刀量取为0.52mm。精加工时，被吃刀量取为精加工时，被吃刀量取为0.10.4mm1、被吃刀量的选定、被吃刀量的选定被吃刀量、进给量和切削速度的选定被吃刀量、进给量和切削速度的选定2、进给量的选定、进给量的选定生产实际中多采用查表法确定进给量。生产实际中多采用查表法确定进给量。粗加工时，进给量由机床进给机构强度、刀具强度与刚粗加工时，进给量由机床进给机构强度、刀具强度与刚性、工件的装夹刚度决定。性、工件的装夹刚度决定。精加工时，进给量由加工精度和表面粗糙度决定精加工时，进给量由加工精度和表面粗糙度决定。14粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量。半精加工时，被吃刀量取3、切削速度的选定、切削速度的选定在在ap、f 值选定后，根据合理的刀具耐用度或查表来值选定后，根据合理的刀具耐用度或查表来选定车削速度。选定车削速度。在生产中选择切削速度的一般原则是：在生产中选择切削速度的一般原则是：（1）粗车时，）粗车时，ap、f 较大，故选择较低的较大，故选择较低的v；精车；精车时，时，ap、f均较小，故选择较高的均较小，故选择较高的v。（2）工件材料强度、硬度高时，应选较低的）工件材料强度、硬度高时，应选较低的v。（3）切削合金钢比切削中碳钢切削速度应降低）切削合金钢比切削中碳钢切削速度应降低2030；切削调质状态的钢比正火、退火状态钢要；切削调质状态的钢比正火、退火状态钢要降低降低2030；切削有色金属比切削中碳钢的；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高切削速度可提高100300；153、切削速度的选定 在ap、f 值选定后，根据（4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高。）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高。（5）精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。）精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。（6）断续切削及加工大件、细长件和薄壁工件时，应）断续切削及加工大件、细长件和薄壁工件时，应适当降低切削速度。适当降低切削速度。（7）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。动的临界速度。16（4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高。（5）精加3 3、提高切削用量的途径、提高切削用量的途径17采用切削性能更好的新型刀具材料；3、提高切削用量的途径172.7.2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对某种材是指对某种材料进行切削加料进行切削加工的难易程度。工的难易程度。1、工件材料切削加工性的评定指标、工件材料切削加工性的评定指标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）以切削力或切削温度衡量加工性；）以切削力或切削温度衡量加工性；3）以加工表面质量衡量加工性；）以加工表面质量衡量加工性；4）以切屑控制或断屑的难易）以切屑控制或断屑的难易182.7.2 工件材料的切削加工性 工件材料的可19一般用相对加工性Kv来衡量工件材料的可切削加工性。19加工性加工性等级等级表表3-2材料相对加工性等级材料相对加工性等级材料名称及种类材料名称及种类相对加相对加工性工性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属金属3.0铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金2容易切削容易切削材料材料易切削钢易切削钢2.53退火l5Cr，b0.373o.441GPa自动机钢，b0.3930.491GPa3较易较易切削钢切削钢1.62.5正火30钢，b0.4410.549GPa4普通材普通材料料一般钢、铸铁1.01.645钢，灰铸铁5稍难切削稍难切削材料材料0.651.02Crl3，调质b0.834GPa85，钢b0.883GPa6难加工难加工材料材料较难切削材料0.50.6545Cr，调质b1.03GPa65Mn，调质b0.9320.9817难切削材料0.150.550CrV,调质；1Crl8Ni9Ti,钛合金8很难切削材料0.15某些钛合金，铸造镍基高温合金20加工性 等级表3-2 材料相对加工性等级材料名2、改善工件材料切削加工性的途径、改善工件材料切削加工性的途径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，可通过性，可通过热处理方法，改变材热处理方法，改变材料的金相组织和物理力学性能，料的金相组织和物理力学性能，也可通过调整材料的化学成分也可通过调整材料的化学成分等等途径途径。生产实际中，热处理是常。生产实际中，热处理是常用的处理方法。用的处理方法。212、改善工件材料切削加工性的途径 要改善工件材 碳素钢碳素钢普通碳素钢的切削加工性主要取决于钢中碳的含量。普通碳素钢的切削加工性主要取决于钢中碳的含量。低碳钢硬度低、塑性和韧性高，切削变形大，切削温度低碳钢硬度低、塑性和韧性高，切削变形大，切削温度高，断屑困难，故加工性较差。高，断屑困难，故加工性较差。高碳钢的硬度高、塑性低、导热性差，故切削力大，切高碳钢的硬度高、塑性低、导热性差，故切削力大，切削温度高，刀具耐用度低，加工性也差。削温度高，刀具耐用度低，加工性也差。相对而言，中碳钢的切削加工性较好。相对而言，中碳钢的切削加工性较好。，在碳素钢中加入一定合金元素，如在碳素钢中加入一定合金元素，如SiSi、MnMn、CrCr、NiNi、MoMo、WW、V V、TiTi等，使钢的机械性能提高，但加工性也等，使钢的机械性能提高，但加工性也随着变差。随着变差。合金工具钢合金工具钢常用金属材料的切削加工性常用金属材料的切削加工性22 碳素钢普通碳素钢的切削加工性主要取决于钢中碳的含量。，在作业：作业：1、刀具的磨钝标准是什么意思？它与哪些因素有关？什么是刀具耐用度？2、选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量？为什么？23作业：1、刀具的磨钝标准是什么意思？它与哪些因素有关？什么是汇报结束谢谢大家!请各位批评指正汇报结束谢谢大家!请各位批评指正