《機械制造基礎(chǔ)》——11、刀具磨損與刀具壽命、材料的切削加工性和切削液

1、1 1、車削時，（、車削時，（ ）是主運動。）是主運動。A A、工件的旋轉(zhuǎn)、工件的旋轉(zhuǎn) B B、車刀的移動、車刀的移動 C C、鉆頭鉆孔、鉆頭鉆孔 D D、吃刀、吃刀2 2、切削用量三要素包括（、切削用量三要素包括（ ） A A、切削厚度、切削厚度、背吃刀量背吃刀量及進給量及進給量 B B、切削速度、背吃刀量及進給量、切削速度、背吃刀量及進給量 C C、切削速度、切削寬度及進給量、切削速度、切削寬度及進給量 D D、切削速度、切削厚度及進給量、切削速度、切削厚度及進給量3 3、將直徑為、將直徑為60mm60mm工件一次車成為工件一次車成為52mm52mm，則背吃刀量（，則背吃刀量（ ） A A

2、、8mm 8mm B B、 4mm C 4mm C、 2mm D 2mm D、5mm5mm4 4、（、（ ）是衡量主運動大小的參數(shù)。）是衡量主運動大小的參數(shù)。 A A、進給速度、進給速度 B B、 切削速度切削速度 C C、背吃刀量、背吃刀量 D D、切削厚度、切削厚度ABBB復(fù)習(xí)提問復(fù)習(xí)提問5 5、常見的切屑類型有、常見的切屑類型有 、 、 、和、和 。6 6、進給量增加，產(chǎn)生的熱量進給量增加，產(chǎn)生的熱量 ，切削溫度有所，切削溫度有所 ；切削速度增加，變形功與摩擦轉(zhuǎn)變的熱量；切削速度增加，變形功與摩擦轉(zhuǎn)變的熱量急劇急劇 ，切削溫度顯著，切削溫度顯著 。7 7、總切削力、總切削力F F可分解為

3、三個互相垂直的分力，他們分別是：可分解為三個互相垂直的分力，他們分別是： 、 和和 。8 8、車外圓時，在三個切削分力中，能壓彎刀桿、阻止工件旋轉(zhuǎn)的分力是、車外圓時，在三個切削分力中，能壓彎刀桿、阻止工件旋轉(zhuǎn)的分力是 ，頂彎工件、加工，頂彎工件、加工中不做功的分力是中不做功的分力是 ，作用于機床進給系統(tǒng)的分力是，作用于機床進給系統(tǒng)的分力是 。 9 9、 前角增大，塑性變形和摩擦前角增大，塑性變形和摩擦 ，切削溫度，切削溫度 ；但前角不能太大，如果前角過大，會造成；但前角不能太大，如果前角過大，會造成刀具切削部分的容熱、散熱體積刀具切削部分的容熱、散熱體積 ， 切削溫度反而切削溫度反而 。帶狀切

4、屑帶狀切屑節(jié)狀切屑節(jié)狀切屑粒狀切屑粒狀切屑崩碎切屑崩碎切屑增加增加升高升高增多增多提高提高主切削力主切削力FcFc背向力背向力FpFp進給力進給力FfFf主切削力主切削力FcFc背向力背向力FpFp進給力進給力FfFf減小減小降低降低減小減小升高升高復(fù)習(xí)提問復(fù)習(xí)提問1010、積屑瘤在切削加工中有何利弊？、積屑瘤在切削加工中有何利弊？1111、車削時最高溫度是否在車刀切削刃的刀尖上？、車削時最高溫度是否在車刀切削刃的刀尖上？有利的一面：有利的一面：包覆在切削刃上代替切削刃工作，起到保護切削刃的作用，提高刀具的壽命。包覆在切削刃上代替切削刃工作，起到保護切削刃的作用，提高刀具的壽命。 不利的一面：

5、不利的一面：加工表面質(zhì)量下降。加工表面質(zhì)量下降。粗加工時允許有積屑瘤存在，但在精加工時，一定要設(shè)法避免。粗加工時允許有積屑瘤存在，但在精加工時，一定要設(shè)法避免。前刀面上的最高溫度不在切削刃上，而是距離切削刃有段距離。前刀面上的最高溫度不在切削刃上，而是距離切削刃有段距離。復(fù)習(xí)提問復(fù)習(xí)提問1.3 刀具磨損和刀具壽命刀具磨損和刀具壽命刀具在切削過程中與切屑、工件之間產(chǎn)生劇烈的擠壓、摩擦，從而產(chǎn)生磨損。刀具磨損刀具在切削過程中與切屑、工件之間產(chǎn)生劇烈的擠壓、摩擦，從而產(chǎn)生磨損。刀具磨損后，會縮短刀具的使用時間，降低加工表面質(zhì)量，增加刀具材料的損耗，因此，刀具磨損是后，會縮短刀具的使用時間，降低加工表

6、面質(zhì)量，增加刀具材料的損耗，因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和成本的一個重要因素。影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和成本的一個重要因素。 單位切削力可達到每平方毫米單位切削力可達到每平方毫米200200公斤；公斤； 硬質(zhì)合金刀具切削溫度可達到硬質(zhì)合金刀具切削溫度可達到800800度以上；度以上； 一般來說，刀具失效形式為：一般來說，刀具失效形式為： 磨損磨損：正常工作時逐漸產(chǎn)生的損耗；：正常工作時逐漸產(chǎn)生的損耗；l前刀面磨損；前刀面磨損；l后刀面磨損；后刀面磨損；l邊界磨損。邊界磨損。一、刀具的磨損形式和磨損原因一、刀具的磨損形式和磨損原因( (一一) )刀具磨損形式刀具磨損形式破損破損：突發(fā)的破

7、壞，隨機產(chǎn)生的，如崩：突發(fā)的破壞，隨機產(chǎn)生的，如崩斷，卷刃等。斷，卷刃等。1 1、前刀面的磨損、前刀面的磨損 加工加工塑性材料塑性材料時，時，切削速度較高，進給量較大時切削速度較高，進給量較大時，在高溫高壓作用下，切屑將，在高溫高壓作用下，切屑將在刀具前刀面上逐漸磨出一個月牙形凹窩，常被稱為在刀具前刀面上逐漸磨出一個月牙形凹窩，常被稱為月牙洼磨損月牙洼磨損。 前刀面的磨損量的大小可用月牙洼的深度前刀面的磨損量的大小可用月牙洼的深度KTKT表示。表示。 當(dāng)月牙洼與刀刃之間的距離很短時，刀刃強度將當(dāng)月牙洼與刀刃之間的距離很短時，刀刃強度將急劇下降，易發(fā)生崩刃現(xiàn)象。急劇下降，易發(fā)生崩刃現(xiàn)象。 可通過

8、合理選擇切削用量和切削液減少或消除月牙洼磨損?？赏ㄟ^合理選擇切削用量和切削液減少或消除月牙洼磨損。2 2、后刀面的磨損后刀面的磨損 當(dāng)當(dāng)切削脆性材料或以較小進給量、較低切削速度切削塑性材料切削脆性材料或以較小進給量、較低切削速度切削塑性材料時，由于前刀時，由于前刀面上刀、屑間的作用相對較弱，主要發(fā)生面上刀、屑間的作用相對較弱，主要發(fā)生后刀面磨損后刀面磨損。C C區(qū)：區(qū)：刀尖處強度和散熱刀尖處強度和散熱條件均較差，磨損嚴重；條件均較差，磨損嚴重；B B區(qū)：區(qū)：比較均勻；比較均勻；N N區(qū)：區(qū)：靠近工件外皮處，靠近工件外皮處，磨損嚴重。磨損嚴重。后刀面的磨損往往不均勻，通常分為三個區(qū)：靠近刀尖部分

9、的后刀面的磨損往往不均勻，通常分為三個區(qū)：靠近刀尖部分的C C區(qū)、靠近工件外皮處區(qū)、靠近工件外皮處的的N N區(qū)和中間部分的區(qū)和中間部分的B B區(qū)。區(qū)。 切削過程中，后刀面切削過程中，后刀面不可避免會發(fā)生磨損。不可避免會發(fā)生磨損。3 3、邊界磨損、邊界磨損 切削鋼料時，主刀刃、副刀刃與工件待加工表面切削鋼料時，主刀刃、副刀刃與工件待加工表面或已加工表面接觸處磨出溝紋，稱為或已加工表面接觸處磨出溝紋，稱為邊界磨損邊界磨損。 邊界磨損由邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點、較大邊界磨損由邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點、較大的應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。的應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。（二）、刀具磨損的原因（二）、刀具磨

10、損的原因 1 1、機械磨損（又稱硬質(zhì)點磨損）、機械磨損（又稱硬質(zhì)點磨損） 現(xiàn)象：現(xiàn)象：在后刀面上刻劃出許多微小溝紋。在后刀面上刻劃出許多微小溝紋。 磨損機理：磨損機理：工件材料中的微小硬顆粒（工件材料中的微小硬顆粒（ T Ti iC C、T Ti iN N 等）不斷刻劃后刀面所造成的磨損。等）不斷刻劃后刀面所造成的磨損。 低速切削、刀材較軟時，磨料磨損是刀具磨損的低速切削、刀材較軟時，磨料磨損是刀具磨損的主要原因。主要原因。 2 2、黏結(jié)磨損、黏結(jié)磨損 磨損機理：磨損機理：工件或切屑的表面與刀具之間的黏結(jié)工件或切屑的表面與刀具之間的黏結(jié)點，因相對運動，刀具一方的微粒被帶走而造成的磨點，因相對運

11、動，刀具一方的微粒被帶走而造成的磨損。損。 中速切削形成不穩(wěn)定積屑瘤以及刀具刃磨質(zhì)量差中速切削形成不穩(wěn)定積屑瘤以及刀具刃磨質(zhì)量差時磨損嚴重。時磨損嚴重。3、擴散磨損、擴散磨損磨損機理：磨損機理：高溫下，工件材料與刀具材料中的某高溫下，工件材料與刀具材料中的某些金屬元素相互擴散到對方材料中去，使刀具材料表面些金屬元素相互擴散到對方材料中去，使刀具材料表面的硬度下降，從而加快了刀具的磨損。的硬度下降，從而加快了刀具的磨損。 切削溫度越高擴散越快；刀、工材料親合力越大擴切削溫度越高擴散越快；刀、工材料親合力越大擴散越快。散越快。 高速切削時擴散磨損是刀具磨損的主要原因。高速切削時擴散磨損是刀具磨損的

12、主要原因。二、刀具壽命二、刀具壽命 1 1、刀具壽命的概念、刀具壽命的概念 刀具壽命刀具壽命T T：刀具的磨損達到規(guī)定標準前的總切：刀具的磨損達到規(guī)定標準前的總切削時間，單位：削時間，單位：minmin。 2 2、影響刀具壽命的因素、影響刀具壽命的因素 （閱讀教材（閱讀教材P.1214P.1214，回答問題），回答問題）141 1、提高切削速度，切削溫度、提高切削速度，切削溫度 ，磨損，磨損 ，刀具的壽命，刀具的壽命T T 。2 2、進給量、進給量f f和背吃刀量和背吃刀量apap增大，切削溫度增大，切削溫度 ，刀具壽命，刀具壽命T T ，兩者中，兩者中 對刀具壽命的影響較小。對刀具壽命的影響

13、較小。3 3、刀具的前角增大，切削溫度、刀具的前角增大，切削溫度 ，刀具的壽命，刀具的壽命 ；但如果前角太大，刀具的強；但如果前角太大，刀具的強度度 、散熱性變、散熱性變 ，切削溫度，切削溫度 ，刀具的壽命會，刀具的壽命會 。因此，前角有一。因此，前角有一個最佳值，可通過切削實驗確定。個最佳值，可通過切削實驗確定。4 4、較大的主偏角、副偏角和較小的刀尖圓弧半徑，會使刀具的強度、較大的主偏角、副偏角和較小的刀尖圓弧半徑，會使刀具的強度 、刀具、刀具的散熱性變的散熱性變 ，切削溫度，切削溫度 ，使刀具壽命，使刀具壽命 。5 5、陶瓷刀具的壽命比硬質(zhì)合金刀具壽命、陶瓷刀具的壽命比硬質(zhì)合金刀具壽命

14、。6 6、在切削用量三要素中，、在切削用量三要素中， 對刀具使用壽命影響最大，其次是對刀具使用壽命影響最大，其次是 ， 的影響最小。的影響最小。加劇加劇升高升高降低降低升高升高降低降低背吃力量背吃力量降低降低提高提高降低降低差差升高升高降低降低降低降低差差升高升高降低降低長長切削速度切削速度進給量進給量背吃刀量背吃刀量6 6、被加工工件材料的強度越高、硬度越大，切削溫度越、被加工工件材料的強度越高、硬度越大，切削溫度越 ，刀具的壽命就，刀具的壽命就越越 ；工件材料的塑性、韌性越好，切削溫度越；工件材料的塑性、韌性越好，切削溫度越 ，刀具的壽命越，刀具的壽命越 ；工件；工件材料的導(dǎo)熱性越好，切削

15、溫度越材料的導(dǎo)熱性越好，切削溫度越 ，刀具的壽命越，刀具的壽命越 。高高短短高高短短低低長長一、衡量材料切削加工性的指標一、衡量材料切削加工性的指標 工件材料的工件材料的可切削加工性可切削加工性是指對某種材料進行切削加工的難易程度。是指對某種材料進行切削加工的難易程度。1 1、以一刀具壽命、以一刀具壽命T T或一定壽命下的切削速度或一定壽命下的切削速度V VT T衡量衡量 在相同切削條件下，加工不同的材料：在相同切削條件下，加工不同的材料： 在一定的切削速度下，刀具壽命長的，則稱這種材料的切削加工性較好；在一定的切削速度下，刀具壽命長的，則稱這種材料的切削加工性較好； 或在一定的壽命下，允許切

16、削速度高的材料，切削加工性較好。或在一定的壽命下，允許切削速度高的材料，切削加工性較好。1.4 1.4 材料的切削加工性和切削液材料的切削加工性和切削液2 2、以切削力或切削溫度來衡量、以切削力或切削溫度來衡量 在相同切削條件下，加工不同的材料：在相同切削條件下，加工不同的材料： 凡切削力大、切削溫度高的材料加工性差；反之，加工性好。凡切削力大、切削溫度高的材料加工性差；反之，加工性好。 切削力大，消耗功率多。在粗加工或機床剛性、動力不足時，可用切削力作切削力大，消耗功率多。在粗加工或機床剛性、動力不足時，可用切削力作為衡量材料加工性的指標。為衡量材料加工性的指標。 導(dǎo)熱差的材料可用切削溫度作

17、為衡量指標。導(dǎo)熱差的材料可用切削溫度作為衡量指標。3 3、以加工表面質(zhì)量來衡量、以加工表面質(zhì)量來衡量 切削加工時，凡容易獲得好的加工表面質(zhì)量（含表面粗糙度、加工硬件化程切削加工時，凡容易獲得好的加工表面質(zhì)量（含表面粗糙度、加工硬件化程度和表面殘余應(yīng)力等）的材料，其切削加工性較好；反之較差。度和表面殘余應(yīng)力等）的材料，其切削加工性較好；反之較差。 一般精加工，常用一般精加工，常用表面粗糙度表面粗糙度來衡量；精密零件，用來衡量；精密零件，用加工硬化、殘余應(yīng)力加工硬化、殘余應(yīng)力來來衡量。衡量。4 4、以切屑控制和斷屑難易來衡量、以切屑控制和斷屑難易來衡量 切削加工劃地，凡切屑容易控制或容易斷屑的材料

18、，其切削加工性較好，反切削加工劃地，凡切屑容易控制或容易斷屑的材料，其切削加工性較好，反之則較差。之則較差。 在自動機床或自動生產(chǎn)線上，常常以切屑控制或斷屑的難易衡量切削加工性。在自動機床或自動生產(chǎn)線上，常常以切屑控制或斷屑的難易衡量切削加工性。二、影響工件材料切削加工性的因素二、影響工件材料切削加工性的因素三、改善材料切削加工性的途徑三、改善材料切削加工性的途徑閱讀教材閱讀教材P.16P.16、1717，回答回題。，回答回題。 1 1、工件材料的、工件材料的硬度高硬度高，加工時刀具磨損，加工時刀具磨損 ，刀具的壽命，刀具的壽命 ，所以材料的切削加，所以材料的切削加工性工性 。2 2、工件材料

19、的強度高，切削力、工件材料的強度高，切削力 ，切削溫度，切削溫度 ，刀具磨損，刀具磨損 ，所以材料的切削，所以材料的切削加工性加工性 。3 3、強度相近的同類材料，塑性越大，切削中塑性變形和摩擦就越、強度相近的同類材料，塑性越大，切削中塑性變形和摩擦就越 ，切削溫，切削溫度度 ，刀具磨損，刀具磨損 ，切削加工性，切削加工性 ；切削切削塑性太小的材料，切削熱、切削力都塑性太小的材料，切削熱、切削力都集中在切削刃附近，刀具出現(xiàn)崩刃的可能性集中在切削刃附近，刀具出現(xiàn)崩刃的可能性 ，切削加工性，切削加工性 。4 4、中碳鋼的切削加工性比低碳鋼、高碳鋼、中碳鋼的切削加工性比低碳鋼、高碳鋼 ，鋼中碳的質(zhì)量

20、分數(shù)為，鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)為 時，切時，切削加工性最好。削加工性最好。5 5、改善工件材料切削加工性的措施有哪些？、改善工件材料切削加工性的措施有哪些？大大短短差差大大高高大大差差大大高高大大差差大大差差好好0.4%0.4%5 5、改善工件材料切削加工性的措施有哪些？、改善工件材料切削加工性的措施有哪些？（1 1）調(diào)整材料化學(xué)成分；）調(diào)整材料化學(xué)成分；（2 2）對工件材料進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?；）對工件材料進行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚?高碳鋼通過球化退火處理，降低材料硬度，從而改善加工性；低碳鋼通過正火高碳鋼通過球化退火處理，降低材料硬度，從而改善加工性；低碳鋼通過正火處理，減小其塑性，提高硬度，使加工性得到改

21、善。處理，減小其塑性，提高硬度，使加工性得到改善。（3 3）改善切削條件。）改善切削條件。 選擇適當(dāng)?shù)牡毒卟牧?；選擇適當(dāng)?shù)牡毒卟牧希?合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量；合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量； 采用性能良好的切削液和有效的使用方法；采用性能良好的切削液和有效的使用方法； 提高工藝系統(tǒng)剛性，增大機床功率；提高工藝系統(tǒng)剛性，增大機床功率； 提高刀具刃磨質(zhì)量，減小前、后刀面粗糙度值等。提高刀具刃磨質(zhì)量，減小前、后刀面粗糙度值等?？窜囅骷氶L軸視頻，思考加切削液的作用看車削細長軸視頻，思考加切削液的作用四、切削液的作用機理四、切削液的作用機理1.1.切削液的冷卻作用切削液的冷卻作用 切削液的冷卻作

22、用主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀切削液的冷卻作用主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀具壽命；具壽命； 減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度； 降低斷續(xù)切削時的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。降低斷續(xù)切削時的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。 切削液主要有三大類：切削液主要有三大類： 水溶液水溶液、乳化液乳化液和和切削油切削油。 水溶液的冷卻性能最好，其次是乳化液，切削油的冷卻性能較差。水溶液的冷卻性能最好，其次是乳化液，切削油的冷卻性能較差。2.2.切削液的潤滑作用切削液的潤滑作用 使用切削液后，切屑、工件與刀面之間形成完全

23、的潤滑油膜，成為流體潤滑摩擦，使用切削液后，切屑、工件與刀面之間形成完全的潤滑油膜，成為流體潤滑摩擦，此時摩擦系數(shù)很??；實際情況是屬于邊界潤滑摩擦，其摩擦系數(shù)大于流體潤滑，但小此時摩擦系數(shù)很??；實際情況是屬于邊界潤滑摩擦，其摩擦系數(shù)大于流體潤滑，但小于干摩擦。于干摩擦。3.3.切削液的清洗作用切削液的清洗作用 切削液具有沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑的作用。切削液具有沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑的作用。 清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動性和使用的壓力有關(guān)。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動性和使用的壓力有關(guān)。4.4.切削液的防銹作用切削液的防銹作用 切削液應(yīng)具有一定的防銹作用，以減少工件、機床、刀具的腐蝕。切削液應(yīng)具有一定的防銹作用，以減少工件、機床、刀具的腐蝕。 防銹性能的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。防銹性能的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。五、切削液中的添加劑五、切削液中的添加劑為改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)，稱為為改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)，稱為添加劑添加劑。主要有主要有油性添加劑、極壓添加劑、表面活性添加劑油性添加劑、極壓添加劑、表面活性添加劑等。等。1 1、油性添加劑、油性添加劑 用以改善在較低溫度下切削液的潤滑性能。用以改善在較低溫度下切削液的潤滑性能。2 2、極壓添加劑、極壓添加劑 比油性添加