刀具磨損、破損與耐用度必考知識(shí)范例.ppt

1、機(jī)械制造工程學(xué),第六章 刀具磨損、破損和刀具耐用度 刀具磨損主要決定于刀具材料、工件材料和切削條件。各種刀具材料的磨損和破損有不同的特點(diǎn)，本章的學(xué)習(xí)目的是要掌握這些特點(diǎn)，明確其發(fā)生的原因與發(fā)展的規(guī)律。,61 必備知識(shí)和考試要點(diǎn),1了解刀具磨損的形態(tài)及條件。 2深入了解刀具磨損的各種原因。 3理解刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的概念，了解刀具磨損的過(guò)程。 4理解刀具使用壽命(刀具耐用度)的概念，掌握刀具使用壽命經(jīng)驗(yàn)公式建立的方法。深刻理解刀具材料、切削參數(shù)對(duì)刀具使用壽命的影響規(guī)律。 62 典型范例和答題技巧,例61 什么叫刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)?刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和哪些因素有關(guān)?,答案 刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨鈍

2、限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)與工件的加工質(zhì)量、工件材料切削加工性、加工條件和刀具類型有關(guān)。 例6，2 什么叫刀具使用壽命?刀具使用壽命和哪些因素有關(guān)? 答案 刀具由刃磨后開(kāi)始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所用的切削時(shí)間。通常用T表示。刀具使用壽命與切削用量、刀具材料、工件材料、刀具幾何參數(shù)、加工條件、刀具結(jié)構(gòu)形式等因素有關(guān)。,例63 刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因。,答案 刀具磨損的原因主要有：硬質(zhì)點(diǎn)磨損、粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和化學(xué)磨損。 (1)硬質(zhì)點(diǎn)磨損。硬質(zhì)點(diǎn)磨損主要是由于工件材料中的雜質(zhì)、材料基體組織中可含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)以及積屑瘤的碎片等所造成的機(jī)械磨損。 低

3、速刀具易產(chǎn)生硬質(zhì)點(diǎn)磨損。工具鋼(包括高速鋼)刀具這種磨損比較顯著，而硬質(zhì)合金刀具不易出現(xiàn)此類磨損。加工冷硬鑄鐵、夾砂的鑄件表層等材料時(shí)，易出現(xiàn)此類磨損。,例63 刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因。,(2)粘結(jié)磨損。粘結(jié)是刀具和工件材料接觸到原子間距離時(shí)所產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象。是在刀具和工件材料實(shí)際接觸摩擦面上，由于有足夠大的壓力和溫度，產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生的所謂冷焊現(xiàn)象。兩摩擦面的粘結(jié)點(diǎn)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)，晶?；蚓菏芗艋蚴芾粚?duì)方帶走，是造成粘結(jié)磨損的原因。 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具、立方氧化硼和金剛石刀具都會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)磨損。 在高速切削塑性金屬材料時(shí)容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。,例63 刀具磨損原因有哪幾種

4、?分析其產(chǎn)生的原因。,(3)擴(kuò)散磨損。由于切削時(shí)切削區(qū)溫度很高，且刀具表面始終與被切出的新鮮表面相接觸，有巨大的化學(xué)活潑性，所以兩摩擦面的化學(xué)元素有可能互相擴(kuò)散到對(duì)方去，改變了兩者的化學(xué)成分，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過(guò)程。 擴(kuò)散磨損在高速切削的條件下容易產(chǎn)生，速度愈高，擴(kuò)散磨損愈嚴(yán)重。擴(kuò)散磨損和刀具材料有很大關(guān)系，一般YT類硬質(zhì)合金抗擴(kuò)散磨損的能力要強(qiáng)于YG類硬質(zhì)合金。高速鋼刀具由于常在較低速度下切削，擴(kuò)散磨損比較輕。金剛石刀具切削碳鋼時(shí)，擴(kuò)散磨損非常嚴(yán)重。,例63 刀具磨損原因有哪幾種?分析其產(chǎn)生的原因,(4)化學(xué)磨損。化學(xué)磨損是在一定溫度下，刀具材料與某些周?chē)橘|(zhì)(如空氣中的氧、切削

5、液中的硫、氯等)起化學(xué)反應(yīng)，在刀具表層形成一層硬度較低的化合物，而被切屑帶走，造成刀具磨損，或者因?yàn)榈毒卟牧媳荒撤N化學(xué)介質(zhì)腐蝕，造成刀具磨損。由此可見(jiàn)，化學(xué)磨損在高溫下容易發(fā)生，在常溫時(shí)，如果接觸腐蝕性較強(qiáng)的化學(xué)介質(zhì)也易產(chǎn)生化學(xué)磨損。,例64 切削用量對(duì)刀具耐用度有何影響?在vTm=Co關(guān)系式中，指數(shù)m的物理意義是什么?不同刀具材料的m值為什么不同?,答案 切削用量三要素中，切削速度v對(duì)刀具耐用度影響最大，其次是進(jìn)給量f，背吃刀量p對(duì)耐用度的影響最小。關(guān)系式vTm=Co中的指數(shù)m反映速度對(duì)耐用度的影響程度，m值越小，則速度對(duì)耐用度影響顯著，反之則不明顯。m值和刀具材料有關(guān)，硬度高和耐熱性好的刀

6、具材料，m值就大，否則m值則小。如高速鋼刀具的m值一般為010125，硬質(zhì)合金刀具的m值一般為0203，而陶瓷刀具的陰值約為0.4。m值大的刀具材料，說(shuō)明在很高切削速度下仍然有較高的耐用度。,例題65 何為最高生產(chǎn)率耐用度和最低成本耐用度?粗加工和精加工可選用的耐用度是否相同?為什么?,答案 最高生產(chǎn)率耐用度是根據(jù)單件加工工時(shí)最少或單位時(shí)間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品來(lái)衡量的。最低成本耐用度是以每件產(chǎn)品或工序的加工費(fèi)用最低為原則來(lái)制定的。粗加工時(shí)，主要考慮生產(chǎn)效率，可以按最大生產(chǎn)率選取耐用度。另外粗加工時(shí)，工時(shí)費(fèi)用較低。精加工時(shí)，工時(shí)費(fèi)用較高，選擇耐用度時(shí)，主要以最低成本為目標(biāo)。,例66刀具磨損過(guò)程分幾個(gè)

7、階段?各階段的特點(diǎn)是什么?,答案 刀具磨損過(guò)程分三個(gè)階段，即初期磨損、正常磨損和急劇磨損，如例圖61所示。,例6. 7,初期磨損的特點(diǎn)是刀具磨損較快；正常磨損的特點(diǎn)是磨損比較緩慢均勻；急劇磨損的特點(diǎn)是磨損速度增加很快、表面粗糙度增加、切削力和切削溫度迅速升高。 例6. 7 溫度是影響磨損的主要因素這種說(shuō)法是否正確，為什么? 答案 除了在低速下工作的刀具外(拉削、手動(dòng)工具等)，一般刀具都在接近所允許的極限溫度范圍工作，這時(shí)溫度是影響正常磨損的主要因素。,例68已知公式：T=Cf / v5 p0.75而，求當(dāng)v和p分別增加1倍時(shí)，耐用度T有何變化規(guī)律，為什么?,答案 當(dāng)v增加1倍時(shí)，T2v=Cf / (2v)5 p0.75=0.031T; 當(dāng)p增加1倍時(shí)，T2p =Cf / v5 (2p)0.75=0.6T。v增加1倍時(shí)，耐用度丁降低97，而p增加1倍時(shí)，耐用度T降低40，顯然速度對(duì)耐用度影響大。這是因?yàn)樗俣葀增加，切削功率增加，產(chǎn)生的熱量增加，切屑帶走的熱量減小，切削區(qū)溫度升高，加劇了刀具的磨損，使刀具耐用度急劇下降；而背吃刀量增加，容熱體積成倍增加，因此雖然熱量有所增加，但溫度并沒(méi)有明顯增加，刀具磨損程度并沒(méi)有明顯增加，所以對(duì)刀具耐用度影響不大。,例69 刀具磨損的形態(tài)有幾種?它們各自易發(fā)生的切削條件是什么?,答案 刀具磨損的形態(tài)有前刀面磨損、