2-5刀具磨損與刀具耐用度解析

刀具磨損與刀具耐用度8/17/202412重點(diǎn)1.刀具磨損形式及原因2.刀具耐用度的確定8/17/202423刀具磨損的形式刀具的磨損可分為正常磨損（刀具逐漸磨蝕）非正常磨損（刀具隨機(jī)破損）正常磨損呈現(xiàn)為三種形態(tài)：前刀面磨損后刀面磨損邊界磨損或（前后刀面磨損）刀具在切削金屬，切下切屑的同時(shí)，其本身也將發(fā)生鈍化，而失去切削能力，稱刀具的磨損。8/17/20243前刀面磨損切削塑性材料時(shí)，切削速度較高，進(jìn)給量較大，前刀面承受巨大的壓力和摩擦力，而且切削溫度很高，使前刀面產(chǎn)生月牙洼磨損。月牙洼離切削刃有一定的距離，其長(zhǎng)度取決于切屑寬度，而其寬度取決于切屑厚度。隨著切削進(jìn)行，月牙洼長(zhǎng)度基本不變，寬度和深度逐漸擴(kuò)展。前刀面月牙洼磨損程度通常用月牙洼深度KT表示。8/17/202448/17/20245后刀面磨損切削過程中，后刀面與工件已加工表面間存在著壓力和摩擦，使其產(chǎn)生磨損。通常加工脆性材料或以較小切削厚度切削塑性材料時(shí)主要發(fā)生后刀面磨損。由于切削刃各點(diǎn)工作條件不同，其后刀面磨損帶是不均勻的。C區(qū)和N區(qū)磨損嚴(yán)重，其磨損帶最大寬度分別以VC和VN表示。中間磨損較均勻（B區(qū)），以平均磨損帶寬度VB表示，而最大磨損帶寬度以VBmax表示。8/17/20246刀具非正常磨損（刀具破損）破損的形式破損是指刀具在切削過程中尚未達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生突然損壞而不能繼續(xù)使用。有刀具脆性破損、刀具的塑性破損兩種形式。刀具脆性破損崩刃、碎斷、剝落、裂紋等。刀具的塑性破損切削時(shí)，由于高溫和高壓的作用，有時(shí)在前、后刀面和切屑（工件）的接觸層上，刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力。這就是刀具的塑性破損。8/17/20247刀具磨損的主要原因刀具磨損的原因有以下幾種磨粒磨損（或稱機(jī)械擦傷磨損、硬質(zhì)點(diǎn)磨損）、粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損、相變磨損、化學(xué)磨損、熱電磨損。但從對(duì)溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。前者是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的磨損，后者則是由粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等引起的磨損。8/17/20248刀具磨損的主要原因磨粒磨損（硬質(zhì)點(diǎn)磨損）磨粒磨損是由于工件材料中的硬質(zhì)點(diǎn)或積屑瘤碎片對(duì)刀具表面的機(jī)械劃傷，從而使刀具磨損。各種刀具都會(huì)產(chǎn)生磨粒磨損。對(duì)于硬度較低的刀具材料，或低速刀具，磨粒磨損是主要因素。如高速鋼刀具及手工刀具等。8/17/20249刀具磨損的主要原因粘結(jié)磨損（冷焊磨損）粘結(jié)磨損是指刀具與工件材料（或切屑）的接觸面上在足夠的壓力和溫度作用下，達(dá)到原子間距離而產(chǎn)生冷焊，粘結(jié)點(diǎn)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)，晶粒或晶粒群受剪或受拉而被對(duì)方帶走而造成的磨損。刀具材料與工件材料的性質(zhì)不同，切削條件不同，刀具粘結(jié)磨損的強(qiáng)度也不同。但各種刀具都會(huì)產(chǎn)生磨粒磨損。溫度對(duì)粘結(jié)磨損影響很大。8/17/202410刀具磨損的主要原因擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損是指刀具表面與被切出的工件新鮮表面接觸，在高溫下，兩摩擦面的化學(xué)元素獲得足夠的能量，相互擴(kuò)散，改變了接觸面雙方的化學(xué)成分，降低了刀具材料的性能，從而造成刀具磨損。例如硬質(zhì)合金車刀加工鋼料時(shí)，在800～1000℃高溫時(shí)，硬質(zhì)合金中的Co、WC和C等元素迅速擴(kuò)散到切屑、工件中去；工件中的Fe則向硬質(zhì)合金表層擴(kuò)散，使硬質(zhì)合金形成新的低硬度高脆性的復(fù)合化合物層，從而使刀具磨損加劇。刀具擴(kuò)散磨損與化學(xué)成分有關(guān)，并隨著溫度的升高而增加。8/17/202411刀具磨損的主要原因相變磨損指工具鋼在切削溫度超過相變溫度時(shí)，刀具材料中的金相組織發(fā)生變化、硬度顯著下降而引起的磨損。8/17/202412不同條件下刀具磨損的主要原因8/17/202413刀具磨損的過程分三個(gè)階段初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段8/17/202414刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定的限度，不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。由于加工條件不同，所定的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也有變化。精加工的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取小值，而粗加則取較大值。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值可參考有關(guān)手冊(cè)，一般為0.3～0.6mm。8/17/2024158/17/202416刀具耐用度（刀具壽命）刀具耐用度是指一把新刃磨的刀具從開始切削，至達(dá)到磨損限度所經(jīng)過的切削時(shí)間，用T（min）表示。另外也可用加工同樣零件的數(shù)量或切削路程長(zhǎng)度等來表示。切削用量是影響刀具耐用度的主要因素。其中，切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大。8/17/202417影響刀具耐用度的因素切削速度與刀具耐用度的關(guān)系切削速度是影響刀具耐用度的最主要因素。提高切削速度，耐用度就降低。切削速度對(duì)切削溫度影響最大，因而對(duì)刀具磨損影響最大υc1>υc2>υc3>υc48/17/202418影響刀具耐用度的因素刀具材料如高速鋼刀具材料m=0.1～0.125；硬質(zhì)合金刀具m=0.2～0.3；陶瓷刀具m=0.4；可見陶瓷刀具耐磨性好。8/17/202419刀具的合理耐用度一般有兩種確定刀具耐用度的方法最高生產(chǎn)率耐用度TP最低加工成本刀具耐用度Tc生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本與刀具耐用度關(guān)系曲線刀具耐用度T8/17/202420刀具耐用度如何Tp、Tc究竟用哪一種，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)供求情況、庫存量，加工設(shè)備、刀具、工件材料價(jià)格、工人工資，管理水平等進(jìn)行綜合分析后選定。一般情況下，多采用TC。僅當(dāng)市場(chǎng)需求激增，庫存缺乏，或產(chǎn)品價(jià)格變動(dòng)，以及特殊需要等，為了在短時(shí)間內(nèi)盡可能生產(chǎn)出較多的產(chǎn)品，即使單件成本增加些，也寧可選定最高生產(chǎn)率的切削條件，即最高生產(chǎn)率耐用度和相應(yīng)的切削速度。8/17/2024