机械制造技术4.ppt

1.61.6刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命 1.6.1 1.6.1 刀具磨损形式刀具磨损形式 刀具磨损形式分为正常磨损刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两大类。和非正常磨损两大类。(1)(1)正常磨损正常磨损 是指在刀具设计与使用合理、制是指在刀具设计与使用合理、制造与刃磨质量符合要求的情况下，刀造与刃磨质量符合要求的情况下，刀具在切削过程中逐渐产生的磨损。具在切削过程中逐渐产生的磨损。2021/9/231 后刀面磨损后刀面磨损 刀具的磨损用后刀面上中间刀具的磨损用后刀面上中间区段的区段的平均磨损量平均磨损量VBVB值表示值表示。2021/9/232前刀面磨损前刀面磨损切塑性材料切塑性材料时，在前刀时，在前刀面上形成面上形成月月牙洼磨损，牙洼磨损，2021/9/233前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损 切削塑性金属材料时，切削塑性金属材料时，一般都为前后刀面同时磨损一般都为前后刀面同时磨损2021/9/234(2)(2)非正常磨损非正常磨损 非正常磨损是指刀具在切削过非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象。程中突然或过早产生损坏现象。破损破损 在切削刃或刀面上产生在切削刃或刀面上产生裂纹、崩刃或碎裂。裂纹、崩刃或碎裂。卷刃卷刃 切削时在高温作用下，切削时在高温作用下，使切削刃或刀面产生塌陷或隆起使切削刃或刀面产生塌陷或隆起的塑性变形现象。的塑性变形现象。2021/9/2351.6.2 1.6.2 磨损过程和磨钝标准磨损过程和磨钝标准 实践证明：实践证明：刀具随着切刀具随着切削时间的延削时间的延长，磨损逐长，磨损逐渐增加，但渐增加，但磨损强度不磨损强度不同：同：2021/9/236刀具磨损可分为三个阶段：刀具磨损可分为三个阶段：v初期磨损阶段初期磨损阶段-刀刃锋利，后刀面刀刃锋利，后刀面接触面积小，压应力较大，刀具磨接触面积小，压应力较大，刀具磨损较快，但很快稳定下来。损较快，但很快稳定下来。v正常磨损阶段正常磨损阶段-磨损缓慢而均匀。磨损缓慢而均匀。v急剧磨损阶段急剧磨损阶段-由于刀刃磨钝，摩由于刀刃磨钝，摩擦加剧，切削力切削温度急剧上升，擦加剧，切削力切削温度急剧上升，磨损增加很快。磨损增加很快。2021/9/237磨钝标准：刀具后刀面中间区段的平磨钝标准：刀具后刀面中间区段的平均磨损量允许达到的最大值（用均磨损量允许达到的最大值（用VBVB值值表示）。表示）。刀具磨损到一定限度就不能继续使刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。用，这个磨损限度称为磨钝标准。2021/9/238在生产实际中是根据切削中发生的一在生产实际中是根据切削中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。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，现亮带，切屑的颜色和形状的变化，以及是否出现振动和不正常的声音等。以及是否出现振动和不正常的声音等。精加工时可观察加工表面粗糙度变化精加工时可观察加工表面粗糙度变化以及测量加工零件的形状与尺寸精度以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀。等，发现异常现象，就要及时换刀。2021/9/239磨钝标准与切削加工的关系：磨钝标准与切削加工的关系：当后刀面当后刀面上的平均磨损量达到磨钝标准时，刀具上的平均磨损量达到磨钝标准时，刀具必须重新刃磨。因为，当必须重新刃磨。因为，当VBVB值取得较大值取得较大时，刀刃钝化越趋严重，导致切削力增时，刀刃钝化越趋严重，导致切削力增大，加工质量变差。相反，大，加工质量变差。相反，VBVB值取得较值取得较小时，刀刃能够保持锋利，加工表面质小时，刀刃能够保持锋利，加工表面质量好，但刀具耐用度低。量好，但刀具耐用度低。2021/9/2310刀具磨钝标准的选择原则：刀具磨钝标准的选择原则：粗加工刀具：粗加工刀具：可采用较大的磨钝标可采用较大的磨钝标准，来延长刀具的耐用度；准，来延长刀具的耐用度；精加工刀具：精加工刀具：加工余量不大，加工加工余量不大，加工精度要求高，需要锋利刀刃的刀具，应精度要求高，需要锋利刀刃的刀具，应选用较小的磨钝标准。选用较小的磨钝标准。2021/9/23111.6.3 1.6.3 刀具寿命的经验公式刀具寿命的经验公式 一把新刀一把新刀(或重新刃磨过的或重新刃磨过的刀具刀具)从开始使用直至达到磨钝从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命。为刀具寿命。刀具从第一次投入使用直至完刀具从第一次投入使用直至完全报废全报废(经刃磨后亦不可再用经刃磨后亦不可再用)时所时所经历的实际切削时间，叫做刀具总经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。寿命。2021/9/2312刀具刀具lgTlgvclgTlgvc关系曲线关系曲线2021/9/2313刀具寿命方程式：刀具寿命方程式：CC与实验条件有关的系数，是曲线中与实验条件有关的系数，是曲线中截距。它相当于截距。它相当于T=1minT=1min时的切削速度时的切削速度值；值；mvmvc c对对T T影响程度指数，在曲线中表影响程度指数，在曲线中表示斜率。示斜率。2021/9/2314高速钢车刀：高速钢车刀：m=0.11m=0.11；硬质合金可焊接车刀：硬质合金可焊接车刀：m=0.2m=0.2；硬质合金可转位车刀：硬质合金可转位车刀：m=0.25m=0.25O.3O.3；陶瓷车刀：陶瓷车刀：m=O.4m=O.4。进给量与切削深度对刀具耐进给量与切削深度对刀具耐用度的影响关系式用度的影响关系式 2021/9/23151.7 1.7 刀具几何角度的合理选择刀具几何角度的合理选择1.7.1 1.7.1 前角的选择前角的选择1.1.前角的功用前角的功用 增大前角能减小切削变形和摩增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，抑制积屑瘤等。但容易刀具磨损，抑制积屑瘤等。但容易崩刃。崩刃。2021/9/23162.2.前角的选择原则前角的选择原则 (1)(1)根据工件材料的性质选择前角：根据工件材料的性质选择前角：加工材料的塑性愈大，前角的数值应选加工材料的塑性愈大，前角的数值应选得愈大。得愈大。(2)(2)根据刀具材料的性质选择前角：使根据刀具材料的性质选择前角：使用强度和韧性较好的刀具材料，可采用用强度和韧性较好的刀具材料，可采用较大的前角；较大的前角；(3)(3)根据加工性质选择前角：粗加工时，根据加工性质选择前角：粗加工时，应选择较小的前角；精加工时，可选取应选择较小的前角；精加工时，可选取较大的前角。较大的前角。2021/9/2317表表1-4 1-4 硬质合金车刀合理前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值2021/9/23181.7.2 1.7.2 后角的选择后角的选择1.1.后角的功用后角的功用 增大后角能减小后刀面与过渡增大后角能减小后刀面与过渡表面间的摩擦，减小刀具磨损，还表面间的摩擦，减小刀具磨损，还可以减小切削刃钝圆半径，使刀刃可以减小切削刃钝圆半径，使刀刃锋利，易于切下切屑，可减小表面锋利，易于切下切屑，可减小表面粗糙度值。但后角过大会降低刀刃粗糙度值。但后角过大会降低刀刃强度和散热能力。强度和散热能力。2021/9/23192.2.后角的选择原则后角的选择原则 主要根据切削厚度大小选择。主要根据切削厚度大小选择。粗加工时，后角应取小值；粗加工时，后角应取小值；精加工时，后角应取大值。精加工时，后角应取大值。工件材料强度、硬度较高时，工件材料强度、硬度较高时，后角应取小值。后角应取小值。2021/9/2320表表1-51-5硬质合金车刀合理后角参考值。硬质合金车刀合理后角参考值。2021/9/23211.7.3 1.7.3 主偏角的选择主偏角的选择1.1.主偏角的功用主偏角的功用 主偏角增大，会使进给力增加，主偏角增大，会使进给力增加，切深力减小；切深力减小；主偏角增大，加工表面粗糙度主偏角增大，加工表面粗糙度值增大；值增大；主偏角增大，刀具耐用度下降；主偏角增大，刀具耐用度下降；2021/9/23222.2.主偏角的选择主偏角的选择在工艺系统刚性允许的情况下，选择较小在工艺系统刚性允许的情况下，选择较小的主偏角，这样有利于提高刀具耐用度。的主偏角，这样有利于提高刀具耐用度。表表1-6 1-6 主偏角的参考值主偏角的参考值2021/9/23231.7.4 1.7.4 副偏角的选择副偏角的选择1.1.副偏角的功用副偏角的功用 减小副偏角，会增加副切削刃减小副偏角，会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度值；小表面粗糙度值；减小副偏角，能提高刀具耐用减小副偏角，能提高刀具耐用度；度；过小的副偏角会引起振动。过小的副偏角会引起振动。2021/9/23242.2.副偏角的选择原则副偏角的选择原则一般情况下选取一般情况下选取特殊情况，如切断刀，特殊情况，如切断刀，为了保证刀头强度，可选为了保证刀头强度，可选2021/9/23251.7.5 1.7.5 刃倾角的选择刃倾角的选择 1.1.刃倾角的功用刃倾角的功用(1)(1)控制切屑的流向控制切屑的流向 2021/9/2326(2)(2)控制切削刃切入时首先控制切削刃切入时首先与工件接触的位置与工件接触的位置 2021/9/2327(3)(3)控制切削刃在切人与切出控制切削刃在切人与切出时的平稳性时的平稳性 2021/9/2328(4)(4)控制背向力与进给力的比值控制背向力与进给力的比值刃倾角为正值，背向力减小，刃倾角为正值，背向力减小，进给力增大；刃倾角为负值，进给力增大；刃倾角为负值，背向力增大，进给力减小。背向力增大，进给力减小。2021/9/23292.2.刃倾角的选择刃倾角的选择 精车：精车：粗车：粗车：断续车削：断续车削：2021/9/2330作业作业P34P34，1.201.20思考题思考题1.17 1.17 刀具磨损的形式有哪几种？刀具的刀具磨损的形式有哪几种？刀具的磨损过程分多少阶段？磨损过程分多少阶段？1.18 1.18 什么是刀具的磨钝标准？在生产实什么是刀具的磨钝标准？在生产实践中如何判断刀具是否磨钝？践中如何判断刀具是否磨钝？1.19 1.19 什么是刀具寿命？影响刀具寿命的什么是刀具寿命？影响刀具寿命的主要因素有哪些？主要因素有哪些？1.21 1.21 刀具前角有何功用？如何选择？刀具前角有何功用？如何选择？2021/9/2331