第一章 金屬切削原理與刀具(三-刀具磨損與耐用度)

1、1.3 1.3 刀具磨損與耐用度刀具磨損與耐用度 后刀面磨損后刀面磨損磨損形式磨損形式 前刀面磨損前刀面磨損 前刀面與后刀面同時磨損（邊界磨損）前刀面與后刀面同時磨損（邊界磨損）初期磨損階段（初期磨損階段（）：磨損速度較高，但磨損值磨損速度較高，但磨損值不大。不大。正常磨損階段（正常磨損階段（）：磨損速度較慢，磨損值隨磨損速度較慢，磨損值隨切削時間均勻增加。切削時間均勻增加。切削時間切削時間 t t（minmin）劇烈磨損階段（劇烈磨損階段（）：正常磨損達(dá)到一定程度：正常磨損達(dá)到一定程度后，磨損速度突然加快。后，磨損速度突然加快。 前刀面與切屑、后刀面前刀面與切屑、后刀面 與工件發(fā)生強(qiáng)烈的摩與

2、工件發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并產(chǎn)生劇烈熱效應(yīng)而加劇磨損。擦，并產(chǎn)生劇烈熱效應(yīng)而加劇磨損。硬質(zhì)點(diǎn)磨損硬質(zhì)點(diǎn)磨損：切削速度較低，刀具硬度不太：切削速度較低，刀具硬度不太高，工件材料中的一些硬磨粒在刀具上拉出高，工件材料中的一些硬磨粒在刀具上拉出溝痕；溝痕；粘結(jié)磨損粘結(jié)磨損：切屑底層粘附在前刀面上，粘附：切屑底層粘附在前刀面上，粘附層周期性的發(fā)生破壞，使前刀面粘附切屑的層周期性的發(fā)生破壞，使前刀面粘附切屑的地方也被破壞；地方也被破壞；擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損：切削溫度很高時，工件、刀具與：切削溫度很高時，工件、刀具與切屑材料中的化學(xué)元素在三者相接觸的表面切屑材料中的化學(xué)元素在三者相接觸的表面互相擴(kuò)散，加速刀具磨損；

3、互相擴(kuò)散，加速刀具磨損；化學(xué)磨損化學(xué)磨損：在高溫下，刀具材料與周圍介質(zhì)：在高溫下，刀具材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，使其硬度降低而產(chǎn)生磨損。發(fā)生化學(xué)變化，使其硬度降低而產(chǎn)生磨損。相變磨損相變磨損：切削溫度達(dá)到或超過刀具材料的切削溫度達(dá)到或超過刀具材料的相變溫度，刀具材料中的金相組織發(fā)生了變相變溫度，刀具材料中的金相組織發(fā)生了變化，使其硬度顯著下降而引起的刀具磨損。化，使其硬度顯著下降而引起的刀具磨損。刀具從開始切削、磨損至磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所能從事的刀具從開始切削、磨損至磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所能從事的切削時間（分鐘）。切削時間（分鐘）。目前我國常用的刀具耐用度：目前我國常用的刀具耐用度：車刀耐用度為車刀耐用度為151

4、560 min60 min；高速鋼鉆頭為高速鋼鉆頭為8080120 min120 min；硬質(zhì)合金端銑刀為硬質(zhì)合金端銑刀為120120180 min180 min；齒輪刀具為齒輪刀具為200200300 min300 min。自動化生產(chǎn)中的精加工以沿工件徑向的刀具自動化生產(chǎn)中的精加工以沿工件徑向的刀具磨損尺寸為標(biāo)準(zhǔn)（磨損尺寸為標(biāo)準(zhǔn)（NBNB）表示。）表示。刀具磨損到一定限度就不刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這就是磨鈍能繼續(xù)使用，這就是磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。一般以后刀面磨損標(biāo)準(zhǔn)。一般以后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允帶中間部分平均磨損量允許達(dá)到的最大值表示（即許達(dá)到的最大值表示（即VBVB），刀具的磨損

5、達(dá)到磨），刀具的磨損達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)后就需重新刃磨或鈍標(biāo)準(zhǔn)后就需重新刃磨或換刀。換刀。切削速度：切削速度越高，刀具所能切削的時間越切削速度：切削速度越高，刀具所能切削的時間越短。短。進(jìn)給量和進(jìn)刀深：進(jìn)給量和進(jìn)刀深越大，刀具所能進(jìn)給量和進(jìn)刀深：進(jìn)給量和進(jìn)刀深越大，刀具所能切削的時間越短，但沒有切削速度的影響大切削的時間越短，但沒有切削速度的影響大。1.4 1.4 金屬切削效益分析金屬切削效益分析加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量對對尖角車刀尖角車刀：減少：減少主、副偏角可改善主、副偏角可改善刀尖散熱條件，提刀尖散熱條件，提高刀具耐用度，減高刀具耐用度，減小殘留面積高度。小殘留面積高度。殘留面積高度殘留面積高度

6、H:H = f/（ctgKr + ctgKr）對對刀尖帶圓角車刀刀尖帶圓角車刀：H f/8r r 刀尖園角半徑刀尖園角半徑 單位（）單位（） 低頻振動低頻振動產(chǎn)生波度產(chǎn)生波度； 高頻振動高頻振動加大表面粗糙度；加大表面粗糙度；強(qiáng)迫振動強(qiáng)迫振動：由外界因素引起，如：齒輪傳動不：由外界因素引起，如：齒輪傳動不平穩(wěn)，切削余量不均勻及機(jī)床回轉(zhuǎn)零件產(chǎn)生的平穩(wěn)，切削余量不均勻及機(jī)床回轉(zhuǎn)零件產(chǎn)生的離心力等。離心力等。，擾亂振動頻率。，擾亂振動頻率。指對工件材料進(jìn)行切削指對工件材料進(jìn)行切削加工的難易程度加工的難易程度以一定刀具耐用度下的切削速度以一定刀具耐用度下的切削速度v vt t衡量。通常衡量。通常取取t

7、=60 mint=60 min，記為，記為v v6060。 v vt t越高，材料的切削加工性越好。越高，材料的切削加工性越好。用相對加工性用相對加工性K Kr r作評定，即以切削正火狀態(tài)的作評定，即以切削正火狀態(tài)的4545號鋼的號鋼的v v6060 作為基準(zhǔn)，記為（作為基準(zhǔn)，記為（v v6060）j j。 K Kr r = v = v6060/ / （v v6060）j j。精加工時，以工件已加工表面粗糙度衡量。精加工時，以工件已加工表面粗糙度衡量。深孔加工和在自動機(jī)床上加工時，以斷屑難易深孔加工和在自動機(jī)床上加工時，以斷屑難易程度來衡量。程度來衡量。1.1.前角的功用及選擇前角的功用及選擇

8、增大前角可以減少切削變形和切削力，降低功率增大前角可以減少切削變形和切削力，降低功率消耗。但前角過大，刀具強(qiáng)度減弱，易出現(xiàn)崩刃。在消耗。但前角過大，刀具強(qiáng)度減弱，易出現(xiàn)崩刃。在一定的加工條件下，前角的最佳數(shù)值主要決定于刀具一定的加工條件下，前角的最佳數(shù)值主要決定于刀具材料和工件材料。材料和工件材料。 一般，粗加工時，主要保證刀具有足夠強(qiáng)度，故一般，粗加工時，主要保證刀具有足夠強(qiáng)度，故應(yīng)適當(dāng)減小前角；精加工時，著重保證加工質(zhì)量，前應(yīng)適當(dāng)減小前角；精加工時，著重保證加工質(zhì)量，前角應(yīng)取稍大。角應(yīng)取稍大。 在同樣的切削條件下，硬質(zhì)合金刀具的前角應(yīng)比高在同樣的切削條件下，硬質(zhì)合金刀具的前角應(yīng)比高速鋼的小

9、些；切削塑性材料時，前角應(yīng)取得大些，切速鋼的小些；切削塑性材料時，前角應(yīng)取得大些，切削脆性材料時，前角應(yīng)取得小些。削脆性材料時，前角應(yīng)取得小些。2.2.后角的功用及選擇后角的功用及選擇 增大后角可以減少刀具后刀面與工件間的摩增大后角可以減少刀具后刀面與工件間的摩擦，降低工件表面粗糙度。但后角過大，刀具強(qiáng)擦，降低工件表面粗糙度。但后角過大，刀具強(qiáng)度減弱。在一定的加工條件下，后角的最佳數(shù)值度減弱。在一定的加工條件下，后角的最佳數(shù)值主要決定于粗加工還是精加工，另外還與工件材主要決定于粗加工還是精加工，另外還與工件材料有關(guān)。料有關(guān)。 一般，粗加工時，主要保證刀具有足夠的強(qiáng)一般，粗加工時，主要保證刀具有

10、足夠的強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)減小后角，一般為度，應(yīng)適當(dāng)減小后角，一般為4 46 6；精加工；精加工時，則著重保證加工質(zhì)量，后角取的較大，一般時，則著重保證加工質(zhì)量，后角取的較大，一般為為8 81212。粗車塑性很好的材料時，后角應(yīng)比。粗車塑性很好的材料時，后角應(yīng)比上述數(shù)值大上述數(shù)值大2 24 4。3. 3. 主、副偏角的選擇主、副偏角的選擇 減少主、副偏角可改善刀尖散熱條件，提高刀具耐減少主、副偏角可改善刀尖散熱條件，提高刀具耐度，減小殘留面積高度，使徑向力度，減小殘留面積高度，使徑向力F FY Y增大，當(dāng)系統(tǒng)剛性增大，當(dāng)系統(tǒng)剛性不足時，容易振動。不足時，容易振動。 主偏角應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)剛性和工件形狀來選擇

11、，系統(tǒng)剛主偏角應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)剛性和工件形狀來選擇，系統(tǒng)剛性好，性好，KrKr取取4545或或6060，系統(tǒng)剛性差，系統(tǒng)剛性差，KrKr取取7575、9090或或9393，車階梯軸時，車階梯軸時，KrKr取取9090或或9393，車外園帶倒角，車外園帶倒角時，時，KrKr取取4545。 副偏角應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)剛性和工件表面粗糙度來擇，副偏角應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)剛性和工件表面粗糙度來擇，一般情況下一般情況下KrKr取取5 51010，系統(tǒng)剛性差時，系統(tǒng)剛性差時，KrKr取取10101515，精加工時，副偏角應(yīng)取得小些。，精加工時，副偏角應(yīng)取得小些。4. 4. 刃傾角的選擇刃傾角的選擇 刃傾角刃傾角主要影響刀頭強(qiáng)度和排屑方向。負(fù)的主要影響刀頭強(qiáng)度和排屑方向。負(fù)的刃傾刃傾角使刀頭強(qiáng)固，改善刀尖受力狀況，使切屑排向已加角使刀頭強(qiáng)固，改善刀尖受力狀況，使切屑排向已加工表面，容易拉毛已加工表面；而正的刃傾角刀具易工表面，容易拉毛已加工表面；而正的刃傾角刀具易損壞，使切屑排向待加工表面。損壞，使切屑排向待加工表面。