1、刀具磨損的形式及原因刀具耐用度及切削用量的選擇切削液 1.非正常磨損：例如刀具由于受到外力作用造成崩刃、卷刃、刀頭碎裂，硬質合金刀頭由于熱應力造成的裂紋等； 2.正常磨損的三種形式：前刀面磨損后刀面磨損前刀面和后刀面同時磨損 u1.前刀面磨損 (1)前刀面磨損的特征 磨損后在前刀面上形成了一個月牙洼 月牙洼和刀刃之間有一個窄邊； 隨著磨損的加劇，月牙洼不斷擴展，該窄邊越來越窄，最后導致刀刃崩刃。 發生前刀面磨損的場合： 用較高的切削速度和較大的切削厚度切削塑性材料時產生前刀面磨損。 (3)影響： 削弱刀刃強度，降低加工質量u2.后刀面的磨損：刀尖刀尖B區VBmax 待加工表面有上道工序產生的加

2、工硬化或毛坯表面硬層的影響N 區C 區 C區：在靠近刀尖的位置。 特征：此部位切削過程中承受較大的切削力和較高的切削溫度，強度和散熱條件差，所以磨損較大。其磨損量用VC表示。 N區：在靠近工件待加工表面的位置。 特征：由于加工表面的加工硬化或毛坯表面硬層的影響，會在此部位造成較大的磨損且形成磨損缺口。其磨損量用VN表示； B區：在參與切削的切削刃中部區域。 特征：磨損比較均勻，其平均磨損量用VB表示。 后刀面磨損的特征 產生后刀面磨損的場合 用較低的切削速度和較小的切削厚度切削塑性材料； 切削脆性材料。(3)影響： 切削力, 切削溫度, 產生振動，降低加工質量u前刀面和后刀面同時磨損 磨粒磨損

3、 各種切速下均存在 低速情況下刀具磨損的主要原因 粘結磨損（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 中等偏低切速粘結磨損加劇 擴散磨損 高溫下發生 氧化磨損 高溫情況下，在切削刃工作邊界發生刀具磨損原因刀具磨損原因刀具磨損原因刀具磨損原因1）磨料磨損）磨料磨損(硬質點磨損硬質點磨損) 定義：切屑或工件表面的微小硬質點定義：切屑或工件表面的微小硬質點與刀具表面的相對運動中，在刀具表面劃出與刀具表面的相對運動中，在刀具表面劃出溝痕的磨損稱為磨料磨損。溝痕的磨損稱為磨料磨損。 發生場合：發生場合： 工件材料中硬質點較多； 工件與刀具硬度相差小； 低速切削（拉刀、板牙）。 2）

4、粘結磨損（冷焊）粘結磨損（冷焊） 在一定的壓力和溫度作用下，磨擦面上在一定的壓力和溫度作用下，磨擦面上產生塑性變形，形成粘結點，這些粘結點又產生塑性變形，形成粘結點，這些粘結點又因相對運動而破裂，粘結點的破裂也常常發因相對運動而破裂，粘結點的破裂也常常發生在刀具一方，使刀具材料被工件材料帶走，生在刀具一方，使刀具材料被工件材料帶走，從而形成刀具的粘結磨損。從而形成刀具的粘結磨損。工件工件刀具刀具 磨損過程：磨損過程： 切屑與前刀面因摩擦而產生強烈塑性流動，新鮮表面上的分子接觸； 在溫度和壓力足夠時，摩擦表面的某些突出部位粘結； 在切削運動的作用下，粘結處被撕裂，當破裂在刀具一方時，刀具材料被帶

5、走形成刀具的粘結磨損。 發生場合：發生場合： 以中等切削速度加工塑性金屬。3）擴散磨損）擴散磨損 磨損過程：磨損過程： 在高溫高壓下，刀具材料中的元素擴散到切屑和工件材料中，工件材料中的鐵元素又擴散到刀具表層，從而改變了刀具表層的化學成分，使其硬度和強度下降，磨損加劇。 發生場合：發生場合： 元素的耐熱性差，則原子的穩定性差，易發生擴散磨損；元素的耐熱性好，則原子的穩定性好，不易發生擴散磨損。擴散磨損擴散磨損4）氧化磨損）氧化磨損 磨損過程磨損過程： 空氣中的氧與刀具硬質合金中的鈷和碳化鎢等發生氧化作用，產生疏松脆弱的氧化物。切削時這些氧化物被切屑和工件帶走，形成刀具的氧化磨損。 發生場合發生

6、場合： 硬質合金中的碳化鈦含量較低時，則氧化較快，易發生氧化磨損。5）相變磨損）相變磨損 切削溫度超過相變溫度時，刀具金相組織發生變化，使表層的硬度下降造成刀具的相變磨損。 發生場合發生場合：工具鋼刀具磨損的主要原因。Co3O4，CoO，WO3，TiO2不同切削溫度對磨損的影響:溫度對磨損的影響溫度對磨損的影響1粘結磨損 2磨粒磨損 3擴散磨損 4相變磨損 5氧化磨損刀具磨損的典型曲線刀具的磨損過程刀具的磨損過程正常磨損初期磨損劇烈磨損時間后刀面磨損量BCAD1.初期磨損 圖中AB段 特點：磨損較快 機理： 新刃磨的刀具表面粗糙不平，接觸應力大； 新刀表面有脫碳層、氧化層等表面缺陷。2.正常磨

7、損 圖中BC段 特點：磨損量隨切削時間緩慢均勻增大，切削過程穩定 該磨損階段是刀具的有效工作時間刀具的有效工作時間。 3.劇烈磨損 圖中CD段 特點：刀具材料切削性能急劇下降，磨損迅速。 機理： 刀具變鈍，摩擦過大，切削力與切削溫度迅速增長。 精加工刀具，以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作精加工刀具，以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為刀具的磨鈍標準，稱為刀具的為刀具的磨鈍標準，稱為刀具的徑向磨損量徑向磨損量NB。u磨鈍標準的定義：磨鈍標準的定義：刀具后刀面磨損帶中間的平均刀具后刀面磨損帶中間的平均磨損量磨損量VB允許達到的最大磨損尺寸。允許達到的最大磨損尺寸。（P54表表4-1） 圖圖2-21 刀具磨鈍

8、標準刀具磨鈍標準（縱向剖面）刀具耐用度概念刀具耐用度概念刀具由刃磨后用于切削開始至磨損量達到磨鈍標準為止的總切削時間。（兩次刃磨之間的總切削時間。）刀具壽命概念刀具壽命概念刀具總壽命 一把新刀從投入切削開始至報廢為止的總切削時間，期間包括多次重磨。式中Ct 刀具耐用度系數，與工件、刀具材料及刀具幾何參數等有關的常數 。 可見v 的影響最顯著；f 次之；ap 影響最小 。所以根據刀具耐用度選擇切削用量時，應首先選擇較大的切削深度，然后選擇較大的進給量，最后在刀具耐用度和機床功率允許的條件下選取適當的切削速度。刀具耐用度與切削用量的關系刀具耐用度與切削用量的關系qppntafvCt用硬質合金刀具切

9、削碳鋼時有：；指數，；指數，；指數，0.80.6 1.81.2 52.5 qpn實驗公式：實驗公式：圖3-27 不同刀具材料的耐用度比較硬質合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速鋼刀具耐用度T（min）1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60800600500400300200100806050切削速度v（m/min）不同刀具材料耐用度比較不同刀具材料耐用度比較 刀具磨損曲線刀具磨損曲線后刀面磨損量后刀面磨損量VBVc1Vc2Vc3Vc4 刀具的磨鈍標準是固定的，而刀具的耐用度則是可以變化的，在切削加工中，可以通過改變加工條件提高刀具的耐用度，也就是說，延長刀具達

10、到磨鈍標準的時間。刀具耐用度標準刀具耐用度標準 綜合生產效率和生產成本所確定的刀具耐用度。綜合生產效率和生產成本所確定的刀具耐用度。1） 最大生產率耐用度：最大生產率耐用度：保證單件工時最短、生產保證單件工時最短、生產率最高的耐用度；率最高的耐用度；2） 經濟耐用度：經濟耐用度：保證加工成本最低、經濟效益最好保證加工成本最低、經濟效益最好的耐用度。的耐用度。 在一般情況下均采用經濟耐用度，當任務緊迫或生產中出現不平衡環節時，則采用最大生產率耐用度。qppntafvCt 刀具耐用度的選擇刀具耐用度的選擇 在生產中選擇刀具耐用度時，一般應考慮在生產中選擇刀具耐用度時，一般應考慮以下原則：以下原則：

11、 (1) 刀具的復雜程度和制造、重磨的費用。 (2) 裝卡、調整比較復雜的刀具。 (3) 生產線上的刀具耐用度應規定為一個班或兩個班，以便能在換班時間內換刀。 (4) 精加工尺寸很大的工件時，刀具耐用度應按零件精度和表面粗糙度要求決定。 切削液的作用切削液的作用 （1）冷卻作用）冷卻作用 （2）潤滑作用）潤滑作用 （3）清洗作用）清洗作用 （4）防銹作用）防銹作用 切削液的種類切削液的種類 （1）水溶液）水溶液 （2）乳化液）乳化液 （3）切削油）切削油添加劑添加劑油性添加劑油性添加劑極壓添加劑極壓添加劑表面活性劑表面活性劑按工件材料選用按工件材料選用按加工要求選用按加工要求選用 按刀具材料選

12、用按刀具材料選用按加工方法選用按加工方法選用切削液的選用切削液的選用Thank you for your listening!作業：1、刀具耐用度的定義？、刀具耐用度的定義？2、刀具磨損的原因及磨鈍標準的定義？、刀具磨損的原因及磨鈍標準的定義？3、切削用量三要素對切削力的影響與對刀具、切削用量三要素對切削力的影響與對刀具耐用度的影響有什么不同？耐用度的影響有什么不同？1.機械擦傷磨損 如圖51所示，車刀在切除工件上金屬層使之轉變成切屑，并形成加工表面過程中，在有壓力接觸的前刀面與切屑之間、后刀面與工件表面之間的相對運動中，當工件和切屑k的硬質點(如碳化物和積屑瘤碎片等)流經刀具表面時，就像砂輪

13、亡的磨粒一樣，在前后刀面上劃出間痕或擦掉一些刀具材料，使刀具磨第144頁損，這種機械擦傷磨損又稱磨粒磨損。 2熱效應磨損 熱效應磨損是由于車刀切削工件時產生的切削溫度引起的物理、化學綜合作用造成的刀具磨損。下面舉例說明。 例5-1 高速鋼車刀切削時，當切削溫度超過相變溫度(550650)時，刀具表面金相組織發生變化，使馬氏體組織轉變為托氏體或索氏體組織，則硬度下降，而使刀具產生相變磨損。 例5-2 硬質合金車刀切削時，當切削溫度超過850950時，刀屑之間、刀工件之間的分子活動能量加大，使兩摩擦面間的化學元素相互擴散到對方去。如刀具中的碳、鎢、鈷、鈦(C、W、Co、Ti)等元素向工件、切屑中擴

14、散，而工件和切屑中的鐵(Fe)元素則向刀具中擴散，這就改變了硬質合金的表層組織，使其硬度和強度下降，使刀具產生擴散磨損。 前者是刀具的正常磨損，后者使刀具產生急劇磨損。其磨損結果，將使刀具的幾何形狀被改變，切削性能喪失。而更嚴重的是還將造成以下加工質量問題。 造成零件直徑尺寸不準確。如圖52所示，車削外圓和內孔時由于刀尖磨損，刀尖位置后退，使工件直徑發生變化。如圖52(a)的d變為d，圖52(L)的蛔變為D，所示，造成零件加工尺寸不準確而影響精度。 零件的表面粗糙度增大。由于刀具磨損，改變了刀刃和刃口的質量，使粗糙的刀刃輪廓原封不動地復印在加工表面上。而圓鈍的刃口擠壓摩擦加工表面，造成工件表面

15、粗糙不光的程度增大。 3.5 3.5 切削液的選擇切削液的選擇 3.5.1 切削液的作用切削液的作用 （1）冷卻作用）冷卻作用 （2）潤滑作用）潤滑作用 （3）清洗作用）清洗作用 （4）防銹作用）防銹作用 3.5.2 切削液的選用切削液的選用 （1）根據刀具材料）根據刀具材料 （2）根據工件材）根據工件材料料 （3）根據加工性質）根據加工性質返回本章目錄返回本章目錄3.5.3 切削液的使用方法切削液的使用方法（1）澆注法）澆注法（2）高壓冷卻法）高壓冷卻法（3）噴霧冷卻法）噴霧冷卻法至第四章至第四章返回本章目錄返回本章目錄VBVBmaxa) KTKBb) 刀具磨損形態非正常磨損破損（裂紋、崩刃

16、、破碎等），卷刃（刀刃塑性變形）圖3-26 刀具磨損過程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時間刀具磨損過程3個階段（圖3-26）常取后刀面最大允許磨損量VB磨鈍標準式中to 、 tm 、 ta 、 tc 分別為工序時間、基本時間、輔助時間和換刀時間；T 為刀具壽命。令f，ap為常數，有：10001000mwwwwmppLdLdtTvfaAfa 使工序時間最短的刀具壽命。以車削為例，工序時間：mv TA將上式代入式（4-14），對T求導，并令其為0，可得到最大生產率刀具壽命為：momactttttT（3-16）（3-17）1opcmTtm又：0mmmamcmttCtCtCtCCT（3-

17、18）式中 C0 工序成本； Cm 機時費； Ct 刀具費用； tm ，ta ，tc ，T 含義同前。使工序成本最小的刀具壽命。仍以車削為例，工序成本為：（3-19）1topcmCmTtmC仍令f，ap為常數，采用相同方法，可得到經濟壽命為（圖3-28）tmCm刀具費用taCmC0刀具耐用度Top成本 圖3-28 經濟壽命規定刀具切削時間，離線檢測切削加工時，切屑剝離，工件塑性變形，刀具與工件之間摩擦以及刀具破損等，都會產生聲發射。正常切削時，聲發射信號小而連續，刀具嚴重磨損后聲發射信號會增大，而當刀具破損時聲發射信號會突然增大許多，達到正常切削時的幾倍 鉆頭破損 檢測器圖3-29 聲發射鉆頭

18、破損檢測裝置系統圖交換機床控制器工件折斷工作臺聲發射傳感器破損信號flash 3.3 3.3 刀具耐用度的選擇刀具耐用度的選擇 一是根據單件工時最短的觀點來確定耐一是根據單件工時最短的觀點來確定耐用度，這種耐用度稱為用度，這種耐用度稱為最大生產率耐用度最大生產率耐用度；二是根據工序成本最低的觀點來確定的耐用二是根據工序成本最低的觀點來確定的耐用度，稱為度，稱為經濟耐用度經濟耐用度。 在一般情況下均采用經濟耐用度，當任在一般情況下均采用經濟耐用度，當任務緊迫或生產中出現不平衡環節時，則采用務緊迫或生產中出現不平衡環節時，則采用最大生產率耐用度。最大生產率耐用度。返回本章目錄返回本章目錄正常磨損形式：月牙洼形成條件：加工塑性材料，v大，ac大影響：削弱刀刃強度，降低加工質量形式：后角=0的磨損面（參數VB，VBmax）形成條件：加工塑性材料, v 較小, ac 較小；加工脆性材料影響：切削力, 切削溫度, 產生振動，降低加工質量非正常