機械制造技術(濃縮版)

1、2021/2/111金屬切削原理金屬切削原理機械制造技術2021/2/112刀具磨損刀具磨損機械制造技術2021/2/113刀具磨損刀具磨損 隨著切屑的不斷產(chǎn)生和切除,刀具本身也要逐漸磨損或發(fā)生破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋等）。2021/2/114刀具磨損刀具磨損 刀具磨損后,使工件加工精度降低,表面粗糙度增大,并導致切削力和切削溫度升高,甚至產(chǎn)生振動使其不能繼續(xù)正常工作。因此刀具磨損直接影響加工效率、加工質量和成本。2021/2/115刀具磨損的形式刀具磨損的形式 切削時,刀具的前、后刀面與切屑及已加工表面相接觸,產(chǎn)生劇烈摩擦。在接觸區(qū)內有相當高的溫度和壓力。刀具磨損形式有: 前刀面磨損

2、后刀面磨損 邊界磨損2021/2/116前刀面磨損前刀面磨損(月牙洼磨損月牙洼磨損) 切削塑性材料時,如果切削速度和切削厚度較大,切屑在前刀向上經(jīng)常會磨出一個月牙洼。 出現(xiàn)月牙洼的部位就是切削溫度最高的部位。月牙洼磨損量以其深度KT表示 。2021/2/117后刀面磨損后刀面磨損 后刀面上的磨損棱帶往往不均勻,刀尖附近(C區(qū))因強度較差,散熱條件不好,磨損較大;中間區(qū)域(B區(qū))磨損較均勻,其平均磨損寬度以VB表示。N區(qū)為邊界磨損。2021/2/118后刀面磨損后刀面磨損 切削鑄鐵和以較小的切削厚度、較低的切削速度切削塑性材料時,后刀面磨損是主要形態(tài)。思考思考: 后刀面磨損之后會帶來什么影響后刀

3、面磨損之后會帶來什么影響?2021/2/119邊界磨損邊界磨損 切削鋼料時,常在主切削刃靠近工件外皮處和副切削刃靠近刀尖處,磨出較深的溝紋,這種磨損稱作邊界磨損。2021/2/1110刀具磨損的原因刀具磨損的原因 機械磨損 熱磨損 化學磨損2021/2/1111硬質點磨損硬質點磨損 由于工件材料中的雜質、基體組織中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質點,以及積屑瘤的碎片等所造成的機械磨損。它們在刀具表面上劃出一條條溝紋。補充補充: 積屑瘤易產(chǎn)生的切削速度范圍為積屑瘤易產(chǎn)生的切削速度范圍為5-50m/min。2021/2/1112硬質點磨損硬質點磨損 各種切削速度下刀具都會產(chǎn)生硬質點磨損,低速時它

4、是刀具磨損的主要原因。 由硬質點磨損產(chǎn)生的磨損量與切削路程或刀具與工件相對滑動距離成正比。 硬質點磨損是拉刀、板牙等高速鋼制造的低速切削刀具磨損的主要原因,硬質合金刀具發(fā)生硬質點磨損的情況較少。2021/2/1113粘結磨損粘結磨損 刀具與工件之間接觸面,接觸到了原子間距離,將產(chǎn)生結合現(xiàn)象或粘結、冷焊現(xiàn)象,晶?；蚓ЯＨ菏芗艋蚶粚Ψ綆ё?。 粘結磨損程度主要取決于刀具材料和工件材料在不同溫度下的相互親和能力。相關相關: YT類硬質合金刀具不宜加工什么材料工件類硬質合金刀具不宜加工什么材料工件?為什么為什么?2021/2/1114粘結磨損粘結磨損 高速鋼、硬質合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和金剛石刀

5、具都會因粘結而發(fā)生磨損。 中等偏低速切削時,粘結磨損是產(chǎn)生磨損的主要原因。2021/2/1115擴散磨損擴散磨損 刀具表面與被切出的切屑和工件的表面摩擦,摩擦面的化學元素有可能相互擴散,因而使雙方的化學成分都發(fā)生變化,削弱刀具材料的切削性能,加速刀具的磨損。 擴散速度隨切削溫度升高而加快。2021/2/1116擴散磨損擴散磨損注意注意: 與鐵相互擴散強度的由大到小的順序為與鐵相互擴散強度的由大到小的順序為: 金剛石碳化硅立方氮化硼氧化鋁金剛石碳化硅立方氮化硼氧化鋁 與鈦合金相互擴散的由大到小的順序為與鈦合金相互擴散的由大到小的順序為: 氧化鋁立方氮化硼碳化硅金剛石氧化鋁立方氮化硼碳化硅金剛石2

6、021/2/1117化學磨損化學磨損 化學磨損是在一定溫度下,刀具材料與某些周圍介質（如空氣中的氧、切削液中的極壓添加劑硫,氯等）起化學作用,在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走,加速刀具磨損;或者因為刀具材料被某種介質腐蝕,造成刀具磨損。 化學磨損主要發(fā)生在較高切削速度條件下。2021/2/11182021/2/1119刀具磨損過程刀具磨損過程 對切削過程中刀具后刀面磨損量VB進行定時（或定切削行程）測量可得刀具磨損過程的典型磨損曲線。注意注意: 磨損后期往往伴有磨損后期往往伴有明顯的噪聲與振動。明顯的噪聲與振動。2021/2/1120刀具磨鈍標準刀具磨鈍標準 刀具的磨鈍標準即指所

7、規(guī)定的刀具磨損量的極限值,或不能繼續(xù)使用的限度。 國際標準ISO統(tǒng)一規(guī)定以12切削深度處后刀面上測定的磨損帶寬VB作為刀具磨鈍標準。2021/2/1121刀具磨鈍標準刀具磨鈍標準 自動化生產(chǎn)中使用的精加工刀具,從保證工件尺寸精度考慮,常以刀具的徑向尺寸磨損量NB作為衡量刀具的磨鈍標準。2021/2/1122刀具磨鈍標準刀具磨鈍標準 當后面B區(qū)磨損帶是正常磨損形式時,后面磨損帶的平均寬度VB=0.3mm; 當后面B區(qū)磨損帶不是正常磨損形式時,后面磨損帶的最大寬度VBmax=0.6mm; 對于硬質刀具形成的月牙洼磨損,則規(guī)定T=0.06+0.3f。2021/2/1123刀具磨鈍標準刀具磨鈍標準 制

8、訂刀具的磨鈍標準時,既要考慮充分發(fā)揮刀具的切削能力,又要考慮保證工件的加工質量。 精加工時磨鈍標準取較小值,粗加工時取較大值;工藝系統(tǒng)剛性差時,磨鈍標準取較小值;切削難加工材料時,磨鈍標準也要取較小值。2021/2/1124刀具壽命刀具壽命2021/2/1125刀具壽命刀具壽命 刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止的切削時間。 指凈切削時間,不包括用于對刀、測量、快進、回程等非切削時間。 刀具總使用壽命是指一把新刀用到報廢之間的總切削時間,其中包括多次重磨。2021/2/1126刀具壽命判斷方法刀具壽命判斷方法 切削刃完全失效 測量后刀面磨損（或月牙洼）的磨損 用指甲測試切削刃 加

9、工過程中切削聲音發(fā)生變化 加工過程中,切屑變成帶狀、纖維狀或難處理 加工表面質量降低 切削功率增加 加工的工件數(shù)達到規(guī)定的要求 累積時間達到規(guī)定的要求2021/2/1127刀具壽命計算方法刀具壽命計算方法 表明切削速度與刀具使用壽命之間存在一定的關系,是選擇切削速度的重要依據(jù),指數(shù)n,表示切削速度對刀具使用壽命之間的影響程度。2021/2/1128刀具壽命計算方法刀具壽命計算方法 切削速度對刀具使用壽命的影響最大,其次是進給量,切削深度影響最小。2021/2/1129刀具破損刀具破損脆性破損脆性破損 （硬質合金刀具和陶瓷刀具）（硬質合金刀具和陶瓷刀具） 崩刃切削刃產(chǎn)生小的缺口。在繼續(xù)切削中,缺

10、口會不斷擴大, 導致更大的破損。 碎斷切削刃發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂。 剝落刀具前、后刀面出現(xiàn)剝落碎片,常與切削刃一起剝落。 裂紋破損長時間進行斷續(xù)切削后因疲勞而引起裂紋的一種破損。熱沖擊和機械沖擊均會引發(fā)裂紋,裂紋不斷擴展合并就會引起切削刃的碎裂或斷裂。 2021/2/1130刀具破損刀具破損塑性破損塑性破損 （高速鋼）（高速鋼） 在刀具前刀面與切屑、后刀面與工件接觸面上,由于過高的溫度和壓力的作用,刀具表層材料將因發(fā)生塑性流動而喪失切削能力。 抗塑性破損能力取決于刀具材料的硬度和耐熱性。硬質合金和陶瓷的耐熱性好,一般不易發(fā)生這種破損。2021/2/1131刀具磨損、破損監(jiān)測刀具磨損、破損監(jiān)測

11、2021/2/1132防止刀具破損防止刀具破損 刀具材料刀具材料 用作斷續(xù)切削的刀具,刀具材料應具有一定的韌性。 刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù) 通過選擇合適的幾何參數(shù),使切削刃和刀尖有較好的強度。在切削刃上磨出負倒棱。 刃磨質量刃磨質量 切削刃應平直光滑,不得有缺口,刃口與刀尖部位不允許燒傷。 切削用量切削用量 防止切削力過大和切削溫度過高。 具較好剛性的工藝系統(tǒng)具較好剛性的工藝系統(tǒng) 防止因為振動而損壞刀具。2021/2/1133刀具壽命與生產(chǎn)率2021/2/1134刀具與切削參數(shù)刀具與切削參數(shù)選擇選擇機械制造技術2021/2/1135刀具角度選擇刀具角度選擇 增大前角,切削溫度降低,刀具壽命提高,但前角太大,強度低,散熱差,刀具壽命反而會降低,因此刀具前角有一最佳值。 減小主偏角、副偏角和增大刀尖圓弧