机械制造3-2-3第三章金属切削基本知识(刀具磨损)ccx.ppt

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1、正常磨损：机械磨损，热、化学磨损正常磨损：机械磨损，热、化学磨损非正常磨损：非正常磨损：崩刃、碎断、剥落、裂纹崩刃、碎断、剥落、裂纹一、刀具磨损的形式一、刀具磨损的形式正常磨损形式：正常磨损形式：1 1、后刀面磨损（、后刀面磨损（VBVB）2 2、前刀面磨损（、前刀面磨损（KBKB）（月牙洼磨损）（月牙洼磨损）3 3、前、后刀面同时磨损、前、后刀面同时磨损(VB(VB、KB)KB)第二节第二节 金属切削过程的基本规律金属切削过程的基本规律后刀面磨损：后刀面磨损：一般在切削脆性金属（如铸铁）一般在切削脆性金属（如铸铁）或以较低的速度和较小的切削厚度（或以较低的速度和较小的切削厚度（h0.1mm）

2、切削塑性材料发生。）切削塑性材料发生。前刀面磨损（前刀面磨损（KB）（月牙洼磨损）：）（月牙洼磨损）：多发多发生在切削塑性金属，切削速度较高和切削层生在切削塑性金属，切削速度较高和切削层公称厚度较大（公称厚度较大（h0.5mm）时）时。前、后刀面同时磨损：前、后刀面同时磨损：切削塑性金属，切削塑性金属，采用中等切削速度和中等进给量时（采用中等切削速度和中等进给量时（h0.10.5mm），多为前、后刀面同），多为前、后刀面同时磨损。时磨损。刀具磨损形式刀具磨损形式 1.硬质点磨损硬质点磨损 二、刀具磨损的原因二、刀具磨损的原因 切削时，切屑、工件材料中含有一些碳切削时，切屑、工件材料中含有一些碳

3、化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是磨料磨损。磨料磨损。2.粘结磨损粘结磨损二、刀具磨损的原因二、刀具磨损的原因 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表存在很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘结。由于切屑在滑移过面接触而发生冷焊粘结。由于切屑在滑移过程中产生剪切破坏，带走刀具材料，从而造程中产生剪切破坏，带走刀具材料，从而造成粘结磨损。成粘结磨损。3.扩散磨损扩散磨损二、刀具磨损的原因二、刀具磨损

4、的原因 在切削高温下，使工件与刀具材料中的在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下相互扩散置换造成的刀具合金元素在固态下相互扩散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损。磨损，称为扩散磨损。（4）化学磨损）化学磨损 在一定温度下，刀具材料与某些周围介在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损，低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损，称为化学磨损。称为化学磨损。例如例如氧化磨损氧化磨损：当切削温度达到当切削温度达到700C800C时，时，空气中的氧在切屑形成的高温区中与刀具材料中的某些成空

5、气中的氧在切屑形成的高温区中与刀具材料中的某些成分分(Co，WC，TiC)发生氧化反应，产生较软的氧化物发生氧化反应，产生较软的氧化物(Co3O4，CoO，WO3，TiO2)，从而使刀具表面层硬度下，从而使刀具表面层硬度下降，较软的氧化物被切屑或工件擦掉而形成氧化磨损。降，较软的氧化物被切屑或工件擦掉而形成氧化磨损。（5）相变磨损）相变磨损 当切削温度达到或超过刀具材料的相变当切削温度达到或超过刀具材料的相变温度时，刀具材料中的金相组织将发生变温度时，刀具材料中的金相组织将发生变化，硬度显著下降，引起的刀具磨损称为化，硬度显著下降，引起的刀具磨损称为相变磨损。相变磨损。总之，在不同的工件材料、

6、刀具材料和总之，在不同的工件材料、刀具材料和切削条件下，磨损的原因和强度是不同的。切削条件下，磨损的原因和强度是不同的。下图所示为不同切削温度对磨损的影响。下图所示为不同切削温度对磨损的影响。温度对磨损的影响温度对磨损的影响1粘结磨损 2磨粒磨损 3扩散磨损 4相变磨损 5氧化磨损1、磨粒磨损（硬质点磨损）、磨粒磨损（硬质点磨损）低速低温下磨损的主要原因低速低温下磨损的主要原因 2、粘结磨损、粘结磨损3、相变磨损、相变磨损4、扩散磨损、扩散磨损5、氧化磨损、氧化磨损高速、高温下磨损的主要原因高速、高温下磨损的主要原因 注：不同的刀具材料在不同的使用条件下造注：不同的刀具材料在不同的使用条件下造

7、成磨损的主要原因是不同的。成磨损的主要原因是不同的。二、刀具磨损的原因二、刀具磨损的原因硬质合金刀具：硬质合金刀具：在中、低速时，磨粒磨损和在中、低速时，磨粒磨损和粘结磨损是正常磨损的主要原因，在高速切削粘结磨损是正常磨损的主要原因，在高速切削时刀具磨损主要由磨粒磨损、扩散磨损和氧化时刀具磨损主要由磨粒磨损、扩散磨损和氧化磨损所造成。扩散磨损是使硬质合金刀具产生磨损所造成。扩散磨损是使硬质合金刀具产生急剧磨损的主要原因。急剧磨损的主要原因。高速钢刀具：高速钢刀具：磨粒磨损和粘结磨损是正常磨损磨粒磨损和粘结磨损是正常磨损的主要原因，相变磨损是使它产生急剧磨损的主的主要原因，相变磨损是使它产生急剧

8、磨损的主要原因。要原因。1、初始磨损阶段、初始磨损阶段2、正常磨损阶段、正常磨损阶段有效工作阶段有效工作阶段3、急剧磨损阶段、急剧磨损阶段不宜使用不宜使用三、刀具磨损过程和磨钝标准三、刀具磨损过程和磨钝标准（一）刀具磨损过程（一）刀具磨损过程三、刀具磨损过程和磨钝标准三、刀具磨损过程和磨钝标准（二）刀具磨钝标准（二）刀具磨钝标准 在使用刀具时，应控制刀具在产生急剧磨损之前在使用刀具时，应控制刀具在产生急剧磨损之前必须重磨或更换新刀刃。这时刀具的磨损量称为必须重磨或更换新刀刃。这时刀具的磨损量称为磨磨损限度或磨钝标准损限度或磨钝标准。常用后刀面（。常用后刀面（1/2背吃刀量处）背吃刀量处）均匀磨

9、损区宽度均匀磨损区宽度VB表示（表示（mm）。）。粗加工的磨钝标准：粗加工的磨钝标准：使用寿命最长使用寿命最长经济磨钝标准经济磨钝标准；精加工的磨钝标准：精加工的磨钝标准：保证零件加工精度和表面粗糙度，保证零件加工精度和表面粗糙度，VB值较小值较小工艺磨钝标准工艺磨钝标准 加工条件加工条件磨钝标准磨钝标准VB(mm)精车精车0.1 0.3合金钢粗车、粗车刚性合金钢粗车、粗车刚性较差的工件较差的工件0.4 0.5粗车钢料粗车钢料0.6 0.8精车铸铁精车铸铁0.8 1.2钢及铸铁大件低速粗车钢及铸铁大件低速粗车1.0 1.5表表2-3 硬质合金车刀的磨钝标准硬质合金车刀的磨钝标准 1、刀具耐用度

10、定义、刀具耐用度定义四、刀具耐用度四、刀具耐用度刀刀具具刃刃磨磨后后，从从开开始始切切削削到到磨磨损损量量达达到到达达到到磨磨钝标准所经过的钝标准所经过的切削路程切削路程。刀具刃磨后，从开始切削到磨损量达到磨刀具刃磨后，从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止所经过的钝标准为止所经过的总切总切削时间削时间T（min）。刀刀具具刃刃磨磨后后，从从开开始始切切削削到到磨磨损损量量达达到到达达到到磨磨钝标准所钝标准所加工零件数量或走刀次数加工零件数量或走刀次数。在相同切削条件下切削某种工件材料时，在相同切削条件下切削某种工件材料时，比较不同刀具材料的性能；比较不同刀具材料的性能；同一刀具材料切削各种工件材

11、料时，比同一刀具材料切削各种工件材料时，比较材料的切削加工性；较材料的切削加工性；判断刀具几何参数是否合理。判断刀具几何参数是否合理。刀具耐用度的作用：刀具耐用度的作用：2.影响刀具耐用度的因素：影响刀具耐用度的因素：工工件件材材料料的的强强度度、硬硬度度越越高高，导导热热性性越越差差，耐用度就会越低。耐用度就会越低。(1)工件材料的影响工件材料的影响(2)切削用量的影响切削用量的影响切削速度对耐用度的影响切削速度对耐用度的影响（1）切削速度）切削速度vc与刀具耐与刀具耐用度用度T的关系的关系 式中：式中：A与切削条件有关的系数；与切削条件有关的系数；m切削速度对耐用度影响程度的指数，其值切削

12、速度对耐用度影响程度的指数，其值 越小，影响越大。越小，影响越大。当车削中碳钢和灰铸铁时，当车削中碳钢和灰铸铁时，m值大致为：高速钢车刀，值大致为：高速钢车刀，m0.11；硬质合金焊接刀，；硬质合金焊接刀，m0.2；硬质合金可转位车；硬质合金可转位车刀，刀，m0.250.3；陶瓷车刀，；陶瓷车刀，m0.4。通常：通常：x y z，即：影响大，即：影响大 小：小：vc f ap2、进进给给量量 f 和和背背吃吃刀刀量量 ap 与与刀刀具具耐耐用用度度T的关系的关系2、进进给给量量 f 和和背背吃吃刀刀量量 ap 与与刀刀具具耐耐用用度度T的关系的关系 为了减少刀具磨损、提高刀具耐用度，为了减少刀

13、具磨损、提高刀具耐用度，应该选应该选大的背吃刀量大的背吃刀量、较大的进给量和合适、较大的进给量和合适的切削速度。的切削速度。刀具材料：刀具材料：耐磨性、耐热性越好，耐用度就越高。耐磨性、耐热性越好，耐用度就越高。刀具角度：刀具角度：前角增大，刀具耐用度增加。前角增大，刀具耐用度增加。前角过大，刀具耐用度降低。前角过大，刀具耐用度降低。刀尖圆弧半径增大或主偏角减小，刀具耐用刀尖圆弧半径增大或主偏角减小，刀具耐用提高。提高。（3）刀具的影响刀具的影响 3.刀具耐用度的合理数值刀具耐用度的合理数值 刀具耐用度并不表征刀具的切削性能，刀具耐用度并不表征刀具的切削性能，而是人为的规定值。而是人为的规定值

14、。刀具耐用度并不是越刀具耐用度并不是越高越好。高越好。3.刀具耐用度的合理数值刀具耐用度的合理数值 最高生产率耐用度最高生产率耐用度Tp 最低成本耐用度最低成本耐用度Tc3.刀具耐用度的合理数值刀具耐用度的合理数值 确定刀具耐用度时应考虑：确定刀具耐用度时应考虑：.刀具制造和刃磨的难易程度、成本刀具制造和刃磨的难易程度、成本刀具装卸或调整时间的长短刀具装卸或调整时间的长短工件情况工件情况 高速钢车刀：高速钢车刀：3090min硬质合金焊接车刀：硬质合金焊接车刀：60min90min高速钢钻头：高速钢钻头：80120min硬质合金铣刀：硬质合金铣刀：120180min齿轮刀具：齿轮刀具：200300min组合、自动机床及自动线用刀具：组合、自动机床及自动线用刀具：240480min 可转位车刀：可转位车刀：1530min本章结束