刀具磨損破損與使用壽命

1、郭德偉1郭德偉2 在切削過(guò)程中，刀具切除工件上的金屬層，同時(shí)工件與切屑對(duì)刀具作用，使刀具磨損。刀具嚴(yán)重磨損，會(huì)縮短刀具使用時(shí)間，惡化加工表面質(zhì)量，增加刀具材料損耗。因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和成本的一個(gè)重要因素。 刀具磨損形式分為正常磨損和非正常磨損兩大類。正常磨損是連續(xù)的、逐漸的發(fā)展過(guò)程；非正常磨損破損一般是隨機(jī)的突發(fā)破壞（包括脆性破損和塑性破損）。 郭德偉3形式：月牙洼（kb，kt）形成條件：加工塑性材料，v大，hd大影響：削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量形式：后角=0的磨損面（參數(shù)vb，vbmax）形成條件：加工塑性材料, v 較小, hd 較??；加工脆性材料影響：切削力, 切削溫

2、度, 產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工質(zhì)量vbvbmaxa) ktkbb)圖3-27 刀具磨損形態(tài)郭德偉4n區(qū)磨損常被稱為邊界磨損。邊界磨損主要是由于工件在邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點(diǎn)和刀具在邊界處的較大應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成的。返回磨鈍標(biāo)準(zhǔn)郭德偉5 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 一般可以認(rèn)為磨料磨損量與切削路程成正比。 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 中等偏低切速粘結(jié)磨損加劇 擴(kuò)散磨損 高溫下發(fā)生，是硬質(zhì)合金刀具主要磨損原因之一。 化學(xué)磨損 主要發(fā)生于較高的切削速度條件下。主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損郭德偉6圖3-28 刀具磨損的典型曲

3、線初期磨損后刀面磨損量vb正常磨損急劇磨損切削時(shí)間刀具磨損過(guò)程3個(gè)階段（圖3-26）郭德偉7 刀具磨損到一定程度后就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損極限稱磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。直觀判斷法 在生產(chǎn)實(shí)際中，常常根據(jù)切削中發(fā)生的一些現(xiàn)象（如出現(xiàn)火花、振動(dòng)、嘯音，或加工表面粗糙度惡化等）來(lái)判斷刀具是否已經(jīng)磨鈍。iso標(biāo)準(zhǔn) iso標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處的后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度vb作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化作業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 自動(dòng)化生產(chǎn)中的精加工刀具，則常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱為徑向磨損量nb。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)郭德偉8刀具從切削開始至磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的切削時(shí)間，用t 表示。刀具總壽命 一把新刀從投入切削開始至報(bào)廢為止

4、的總切削時(shí)間，其間包括多次重磨。式中t刀具使用壽命（min）m指數(shù)，表示vc對(duì)t的影響程度c0 系數(shù)，與工件、刀具材料等有關(guān)的常數(shù) 。0ctvmc由泰勒（f. w. taylor）公式知 郭德偉9式中 ct 使用壽命系數(shù)，與工件、刀具材料和切削條件有關(guān)x、y、z 指數(shù)，分別表示各切削用量對(duì)刀具使用壽命的影響程度52.250.75tpctvfa（3-26）可見v 的影響最顯著；f 次之；ap 影響最小 。用yt5硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼（b= 0. 637gp a）時(shí)，有：11ctfm同理有22ctamp21111mpmmctafvct 綜合三式zpyxctafvct 簡(jiǎn)化郭德偉10 在切削加工中，

5、刀具有時(shí)未經(jīng)過(guò)正常的磨損階段，就發(fā)生損壞而不能繼續(xù)正常工作，這種情況稱為刀具破損。工具鋼和高速鋼刀具的破損形式燒刃 ，又稱“相變磨損”。卷刃折斷刀具破損的主要形式與原因flash演示flash演示flash演示郭德偉11硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具的破損形式崩刃：有“微崩”和“崩碎”兩種情況。微崩是指刀刃出現(xiàn)微小崩落、缺口或剝落。折斷：當(dāng)切削用量過(guò)大，有嚴(yán)重沖擊載荷，或操作不當(dāng)或刀片、刀體材料有嚴(yán)重缺陷（如有裂紋、殘余應(yīng)力等），都可能使刀具產(chǎn)生折斷。剝落 ：如果刀具表層組織存在缺陷或有潛在裂紋，或由于焊接、刃磨不當(dāng)而產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，則在切削過(guò)程中刀具易產(chǎn)生“表層剝落”，剝落物呈片

6、狀，有較大面積。熱裂 ：刀片承受交變載荷或交變熱負(fù)荷時(shí)，由于切削部分表面反復(fù)熱脹冷縮，產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致刀片疲勞開裂。刀具破損的主要形式與原因flash演示flash演示flash演示flash演示郭德偉12根據(jù)被加工工件材料和加工特點(diǎn)，合理選擇刀具材料的種類和牌號(hào)。在斷續(xù)切削或受沖擊載荷時(shí)，應(yīng)選擇具有較好韌性的刀具材料。合理確定刀具幾何參數(shù)，保證切削刃和刀尖具有一定的強(qiáng)度。合理選擇切削用量，避免超負(fù)荷。保證刀具焊接和刃磨質(zhì)量，重要工序使用的刀具應(yīng)檢查有無(wú)裂紋。盡量減小切削加工中的沖擊和振動(dòng)。 刀具破損的防止措施 郭德偉13刀具磨損的檢測(cè)方法 記錄每把刀具的實(shí)際切削時(shí)間，并與刀具的使

7、用壽命相比較，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的使用壽命數(shù)值后，發(fā)出信號(hào)進(jìn)行換刀。換刀通常安排在某一個(gè)工步（或某一次走刀）完成后進(jìn)行。刀具破損的檢測(cè)方法 采用離線方式，用專門的檢測(cè)裝置檢查刀具切削后是否有破損發(fā)生，及破損程度。通常破損的刀具需要更換。刀具磨損的檢測(cè)方法 鋒利的刀具切削力小，刀具磨損后切削力增大。在正常切削時(shí)，測(cè)力傳感器檢測(cè)切削力的變化幅值，可以判斷刀具的磨損程度。刀具破損的檢測(cè)方法 當(dāng)測(cè)力傳感器檢測(cè)切削力突然增大或突然下降很大幅值時(shí)，則表明刀具發(fā)生了破損。提高切削功率檢測(cè)刀具磨損與破損的方法與切削力檢測(cè)方法類似。郭德偉14刀具磨損的檢測(cè)方法正常切削時(shí)，聲發(fā)射信號(hào)小而連續(xù)，刀具嚴(yán)重磨損后聲發(fā)射信號(hào)會(huì)增大，通