刀具磨损破损和刀具耐用度教学课件

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,*,第一节 刀具磨损的形态,刀具失效形式：,磨损,（正常工作时逐渐产生的损耗）,破损,（突发的破坏，随机的）,刀具的磨损形式,（一）前刀面磨损,切塑性材料，,v,和,a,c,较大时，,在前刀面上形成,月牙洼磨损，,以最大深度,KT,表示,（二）后刀面磨损,切铸铁和,a,c,较小切塑性,材料时，主要发生这种磨损。,后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为,VC,；,中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以,VB,表示；边界处,磨损严重，以,VN,表示。,（三）边界磨损,切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接,触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处较大的应力梯度和温度梯度、加工硬化层所造成。,第二节 刀具磨损的原因,（一）硬质点磨损,工件表面上的硬质点（杂质、碳化物、氧化物等）对,刀具表面刻划作用造成的机械磨损。,低速切削时，硬质点磨损是刀具磨损的主要原因。,（二）粘结磨损,刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原,子间结合而产生粘结现象，又称为,冷焊,。相对运动使粘,接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。,中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬,度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。,（三）扩散磨损,刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素,在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损。,切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快；,高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。,（四）化学磨损（氧化磨损）,一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起,化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损。,化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削,条件下。,（五）热电磨损,切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损。,第三节 刀具磨损过程及磨钝标准,一、刀具的磨损过程,对切削过程中刀具后刀面磨损量VB进行定时(或定切削行程)测量可得刀具磨损过程的典型磨损曲线。刀具磨损过程可分为三个阶段：,(1)初期磨损阶段,新刃磨的刀具刚投入使用,后刀面与工件的实际接触而积很小，单位面积上承受的正压力较大，再加上刚刃磨后的后刀面微观凸凹不平，刀具磨损速度很快,此阶段称为刀具的初期磨损阶段。刀具刃磨以后如能用细粒度磨粒的油石对刃磨面进行研磨,可以显著降低刀具的初期磨损量。,(2)正常磨损阶段 经过初期磨损后，刀具后刀面与工件的接触面积增大，单位面积上承受的压力逐渐减小，刀具后刀面的微观粗糙表面已经磨平，因此磨损速度变慢，此阶段称为刀具的正常磨损阶段。它是刀具的有效工作阶段。,(3)急剧磨损阶段,当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快直至丧失切削能力，此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续工作是一件得不偿失的事倩，既保证不了加工质量，又加速消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。刀具在进入急剧磨损阶段之前必须更换。,二、刀具磨钝标准,刀具的磨钝标准即指所规定的刀具磨损量的极限值，或不能继续使用的限度。,生产中，控制刀具磨损量的方法，主要是根据切削中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。,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，以及是否出现不正常的声音和振动现象等。精加工时可观察加工表面粗糙度变化，以及测量加工零件形状和尺寸的精度等。如发现异常现象就要及时换刀。,一般刀具都要发生后刀面磨损，而且测量也比较方便。因此，,国际标准ISO统一规定以12背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽VB作为刀具磨钝标准。,自动化生产中使用的精加工刀具，从保证工件尺寸精度考虑，常以刀具的径向尺寸磨损量NB作为衡量刀具的磨钝标准。,制订刀具的磨钝标准时，既要考虑充分发挥刀具的切削能力，又要考虑保证工件的加工质量。,精加工时磨钝标准取较小值，粗加工时取较大值；工艺系统刚性差时，磨钝标准取较小值；切削难加工材料时，磨钝标准也要取较小值。,第四节 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布,1.刀具耐用度定义,从刀具刃磨后开始切削，到其磨损量达到刀具磨钝标准所经过的总切削时间。,这实际上也是表示刀具切削性能的一个指标，或刀具耐磨损性能的表示，以下用符号T表示。,影响刀具磨损的因素很多，但当工件材料、刀具材料和刀具几何形状选定之后，其耐用度的大小就主要与切削用量有关。,刀具耐用度的经验公式,实验方法 按ISO国际标准对车刀耐用度试验的规定：当切削刃磨损均匀时，取VB=0.3mm；磨损不均匀时则取VB,max,=0.6mm。固定其它的切削条件，在常用的切削范围内，取不同的切削速度vl、v2,，对应的耐用度Tl、T2,。在对数坐标纸上定出各点(vl，T1)、(v2，T2)、（v3，T3)、,。可得：在一定切削速度范围内，它们基本上是在一条直线上。这就是刀具磨损耐用度曲线。,刀具磨损耐用度直线的方程为：,logv=-mlogT+logC,0,故,vT,m,=C,0,式中 v,切削速度(mmin)；,T,刀具耐用度(min)；,m,指数，表示v,T之间影响的程度：,C,0,系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。,m表示直线的斜率（m越小影响越大），耐热性越低的材料，斜率越小，切削速度对耐用度的影响越大。,进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系,用作v一T曲线相同的方法，可以在固定其它切削条件，只变化进给量f和切削深度a,p,，分别得到与v一T类似的关系；即,综合速度、进给量、切削深度，可以得到切削用量与耐用度的一般关系式：,式中 C,T,耐用度系数，与刀具、工件材料和切削条件有关；,x、y、z,指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。,用YTl5硬质合金车刀切削,b,=0.637GPa的碳钢时，(f07mm/r)切削用量与刀具耐用度的关系为：,由上式看出，,切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，切削深度a,p,影响最小,，,这与三者对切削温度的影响顺序完全一致,；这也反映出切削温度对刀具耐用度影响的重要性。,切削用量与刀具耐用度密切相关。刀具耐用度T定得高，切削用量就要取得低，虽然换刀次数少，刀具消耗少了，但切削效率下降，经济效益未必好；,刀具耐用度T定得低，切削用量可以取得高，切削效率是提高了，但换刀次数多，刀具消耗变大，调整刀具位置费工费时，经济效益也未必好。,在生产中，确定刀具耐用度有两种不同的原则，按单件时间最少的原则确定的刀具耐用度叫,最高生产率刀具耐用度,，按单件工艺成本最低的原则确定的刀具耐用度叫,最低成本刀具耐用度,。,一般情况下，应采用最低成本刀具耐用度，在生产任务紧迫或生产中出现节拍不平衡时，可选用最高生产率刀具耐用度。,制订刀具耐用度时，还应具体考虑以下几点：,1)刀具构造复杂、制造和磨刀费用高时，刀具耐用度应规定得高些。,2)多刀车床上的车刀，组合机床上的钻头、丝锥和铣刀，自动机及自动线上的刀具。因为调整复杂，刀具耐用度应规定得高些。,3)某工序的生产成为生产线上的瓶颈时，刀具耐用度应定得低些，这样可以选用较大的切削用量，以加快该工序生产节拍；某工序单位时间的生产成本较高时刀具耐用度应规定得低些，这样可以选用较大的切削用量，缩短加工时间。,4)精加工大型工件时，刀具耐用度加规定得高些。,第六节 刀具的破损,在切削加工中，刀具有时没有经过正常磨损阶段，而在很短时间内突然损坏，这种情况称为刀具破损。破损也是刀具损坏的主要形式之一。,破损是相对于磨损而言的。,刀具的破损形式分为,脆性破损,和,塑性破损,。,1脆性破损,硬质合金刀具和陶瓷刀具切削时，在机械应力和热应力冲击作用下，经常发生以下几种形态的破损：,（1）崩刃,切削刃产生小的缺口。刀刃仍能继续进行切削。在继续切削中，缺口会不断扩大，导致更大的破损。用陶瓷刀具切削及用硬质合金刀具作断续切削时，常发生这种破损,。,（2）碎断,切削刃发生小块碎裂或大块断裂，不能继续进行切削。用硬质合金刀具和陶瓷刀具作断续切削时，常发生这种破损。,（,3,）剥落,在刀具的前、后刀面上出现剥落碎片，经常与切削刃一起剥落，有时也在离,切削刃一小段距离处剥落，陶瓷刀具端铣时常发生这种破损。,（4）裂纹破损,长时间进行断续切削后，因疲劳而引起裂纹的一种破损。热冲击和机械冲击均会引发裂纹，裂纹不断扩展合并就会引起切削刃的碎裂或断裂。,2塑性破损,在刀具前刀面与切屑、后刀面与工件接触面上，由于过,高的温度和压力,的作用，刀具表层材料将因发生塑性流动而丧失切削能力，这就是刀具的塑性破损。抗塑性破损能力,取决于刀具材料的硬度和耐热性,。硬质合金和陶瓷的耐热性好，一般不易发生这种破损。相比之下，高速钢耐热性较差，较易发生塑性破损。,精品课件,！,精品课件,！,可采取以下相应措施防止刀具破损：,（2）,合理选择刀具几何参数 通过选择合适的几何参数，使切削刃和刀尖有较好的强度。在切削刃上磨出负倒棱是防止崩刃的有效措施。,（1）,合理选择刀具材料 用作断续切削的刀具，刀具材料应具有一定的韧性。,（3）,保证刀具的刃磨质量 切削刃应平直光滑，不得有缺口，刃口与刀尖部位不允许烧伤。,（4）,合理选择切削用量 防止出现切削力过大和切削温度过高的情况。,（5）,工艺系统应有较好的刚性 防止因为振动而损坏刀具。,