机械制造技术基础金属切削原理——刀具磨损与使用寿命

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械制造技术基础,201302,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械制造技术基础,201302,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,*,3.4,刀具磨损与使用寿命,24,3.4,刀具磨损与使用寿命,*,*,机械制造技术,基础,金属切削刀具类型,机械制造技术基础,第,3,章 金属切削原理,- 3.4,刀具磨损与使用寿命,机械制造及自动化系,前刀面凹坑,热裂纹,后刀面亮带,陶瓷刀具崩刃,硬质合金涂层剥落,高速钢刀具塑性变形,-,卷刃,3.4.1,刀具正常磨损形态,前刀面磨损,-,月牙洼,发生的条件,-,切塑性材料，,Vc,和,h,D,较大时,以最大深度,KT,表示磨损程度,主切削刃,副切削刃,前刀面,3.4.1,刀具正常磨损形态,后刀面磨损,-,切铸铁或,Vc,和,h,D,较小切塑性材料,后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为,VC,；,中间段磨损较均匀，平均磨损宽度以,VB,表示；,3.4.1,刀具正常磨损形态,待加工表面为铸件表面等,已加工表面的变形回弹使摩擦加大,刀尖处散热条件不好,3.4.1,刀具正常磨损形态,工件上的硬质点磨掉刀具上的软质点，路程越长磨损越严重,高速钢较硬质合金易发生此种磨损,低速切削时，硬质点磨损是刀具磨损的主要原因,3.4.2,刀具正常磨损原因,相对运动使粘接点（冷焊）破裂而被工件材料带走；,各种刀具材料都可能，硬质合金较高速钢易发生此种磨损,中速切削形成不稳定积屑瘤时，粘接磨损严重；,刀,-,工之间材料硬度比小、亲合力大时，粘接磨损严重；,硬质合金,YT,比,YG,抗粘接（,TiC,）；,切削温度越高粘接磨损越严重；,切削钢选用,YT,类,3.4.2,刀具正常磨损原因,相对运动使粘接点（冷焊）破裂而被工件材料带走；,各种刀具材料都可能，硬质合金较高速钢易发生此种磨损,中速切削形成不稳定积屑瘤时，粘接磨损严重；,刀,-,工之间材料硬度比小、亲合力大时，粘接磨损严重；,硬质合金,YT,比,YG,抗粘接（,TiC,）；,切削温度越高粘接磨损越严重；,3.4.2,刀具正常磨损原因,刀,-,工（屑）双方化学元素浓度较大时，固态下发生；,磨损机理：,贫碳使硬度降低,降低粘接强度,脆性碳化物,3.4.2,刀具正常磨损原因,刀,-,工（屑）双方化学元素浓度较大时，固态发生；,与粘接磨损同时发生；,切削温度越高扩散越快，月牙洼处温度最高扩散严重；,刀工材料亲合力越大扩散越快；,硬质合金元素,Ti,的扩散速度,高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。,高速切削钢选用,YT,类,3.4.2,刀具正常磨损原因,3.4.2,刀具正常磨损原因,一定温度下，刀具材料与空气中的氧、切削液中的硫、氯起化学作用，生成较软的化合物被切屑带走；,是边界磨损原因之一；,主要发生在较高速切削条件下；,忌：高速钢切削钼合金加切削液；,硬质合金切不锈钢加硫化或氯化切削油；,金刚石空气下切黑色金属。,3.4.2,刀具正常磨损原因,硬质点磨损,粘结磨损,扩散磨损,化学磨损,3.4.2,刀具正常磨损原因,1.,初期磨损阶段， 与刀具刃磨质量有关,2.,正常磨损阶段,VB,与切削时间近似正比， 斜率表示磨损强度,3.,急剧磨损阶段， 切削力、温度急升，刀具磨损加剧，之前换刀,3.4.3,刀具磨损过程及磨钝标准,VB,t,磨钝标准,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。,选择原则,1.,小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝；,2.ISO,标准规定以,1/2,a,p,处的,VB,值作为刀具的磨钝标准：,在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。,粗车碳素钢,0.6,0.8,粗车铸铁,0.8,1.2,粗车合金钢,0.4,0.5,精车碳钢,0.1,0.3,系统刚性大、,HSS,，,VB,值较大；系统刚性小、,Y,合金，,VB,值较小,3.,自动化精加工刀具，以径向磨损量,NB,作为磨钝标准,3.4.3,刀具磨损过程及磨钝标准,VB,t,磨钝标准,T,刀具使用寿命,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，称为刀具使用寿命。,表征刀具材料切削性能优劣的综合性指标；,衡量工件材料切削加工性。,3.4.4,刀具使用寿命及与切削用量的关系,1,20,实验结果：,切削速度越高刀具使用寿命越低,刀具使用寿命与切削用量的关系,指数,m,表示,Vc,对,T,的影响程度,;,m,越小，则,Vc,对,T,的影响越大。,v,c1,v,c2,v,c3,v,c4,T,1,T,2,T,3,T,4,v,c1,v,c2,v,c3,v,c4,磨钝标准,VB,/mm,t,m,/min,不同切削速度下的刀具磨损曲线,O,T,1,T,2,T,3,T,4,v,c1,v,c2,v,c3,v,c4,lg,T,lg,v,c,O,双对数坐标上的,v,c,-,T,关系,得经验公式：,V,c,T,m,=,C,0,经过实验得类似关系式：,f,T,n,=,C,1,a,p,T,p,=,C,2,V,c,T,m,=,C,0,T,=,C,T,v,c,1/m,f,1/,n,a,p,1/,p,令,x,=1/,m,，,y,=1/,n,，,z,=1/,p,，则,C,T,v,c,x,f,y,a,p,z,T,=,3.4.4,刀具使用寿命及与切削用量的关系,！,x y z,切削用量提高，刀具使用寿命降低；,速度,Vc,对,T,影响最大、进给量,f,次之、背吃刀量,a,p,最小，,切削用量对刀具使用寿命的影响与对温度,影响一致。,切削温度是影响刀具使用寿命的主要原因,切削用量选择原则？,T,p,P,T,c,C,生产效率,P,（加工成本,C,）,O,T,刀具使用寿命对生产效率与加工成本的影响,合理的,刀具使用寿命,？,从生产效率考虑,-,单件工时最少,最高生产效率使用寿命,Tp,从加工成本考虑,-,工序成本最低,最低成本使用寿命,Tc,通常采用,Tc,；任务紧时间急,Tp,。,1,根据刀具的复杂程度、制造和磨刀成本的高低选择,齿轮刀具：,T = 200min,300min,，,硬质合金面铣刀：,T = 120min,180min,，,可转位车刀：,T = 15min,30min,。,2,多刀机床上、组合机床以及数控机床上的刀具,使用寿命应选得高些。,3,精加工大型工件时,刀具使用寿命,一次走刀时间,4,单个工序的效率和成本与整体零件加工的的效率和成本对比,C,T,v,c,x,f,y,a,p,z,T,=,