第二章第六、七節(jié)刀具磨損及刀具壽命

2.６刀具磨損與刀具壽命

2.6.1刀具磨損形式及其原因刀具磨損形式前刀面磨損切削塑性材料時產生連續(xù)切屑與前刀面發(fā)生劇烈摩擦而引起月牙洼磨損后刀面磨損無論切削塑性或脆性材料，后刀面總會磨損前后刀面同時磨損或邊界磨損切削塑性金屬時經(jīng)常發(fā)生1刀具磨損的形態(tài)

切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，在刀具前刀面上經(jīng)常會磨出一個月牙洼（圖例）。正常磨損是指隨著切削時間增加，磨損逐漸擴大的磨損。1）前面磨損2后面磨損

加工脆性材料或在切削速度較低、切削厚度較小（hD＜0．1mm），由于前刀面上刀屑間的作用相對較弱，主要發(fā)生后刀面磨損（圖例）。前面和后面同時磨損

一般在以中等切削用量加工塑性金屬材料時會出現(xiàn)這種形式磨損（圖例）。邊界磨損

切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處以及刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋，這就是邊界磨損（圖例）。加工鑄、鍛等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊界磨損。32.6.2刀具磨損過程及磨鈍標準刀具磨損過程初期磨損階段AB段正常磨損階段BC段急劇磨損階段CD段刀具磨損原因硬質點磨損粘結磨損擴散磨損化學磨損相變磨損4刀具磨鈍標準

刀具磨損達一定限度就不能繼續(xù)使用，而應進行重磨，這個磨損限度成為刀具的磨鈍標準。一般以后刀面磨損值VB達到一定數(shù)值作為磨鈍標準硬質合金車刀的磨鈍標準刀具耐用度

刀具在不變的切削條件下從開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止的總切削時間，成為刀具耐用度，以T表示

52.6.3刀具壽命

刀具壽命（耐用度）概念◆刀具從切削開始至磨鈍標準的切削時間，用T表示?！舻毒呖倝勖话研碌稄耐度肭邢鏖_始至報廢為止的總切削時間，其間包括多次重磨。（3-14）式中CT、m、n、p為與工件、刀具材料等有關的常數(shù)。（3-15）可見v的影響最顯著；f次之；ap

影響最小。用硬質合金刀具切削碳鋼（σb=0.763GPa）時，有：刀具壽命（耐用度）經(jīng)驗公式6通過試驗先確定5種以上不同切削速度的刀具磨損過程曲線，如圖（a）所示。曲線磨損量VB可利用讀數(shù)顯微鏡測得。然后在磨損曲線上取出達到磨鈍標準時的各速度vc與耐用度T對應值，并將它們表示在雙對數(shù)坐標中，可得圖（b）所示的刀具耐磨度曲線。

7刀具壽命

圖3-27不同刀具材料的耐用度比較硬質合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速鋼刀具耐用度T（min）1235681020304060800600500400300200100806050切削速度v（m/min）不同刀具材料壽命（耐用度）比較8規(guī)定刀具切削時間，離線檢測常規(guī)方法刀具磨損、破損檢測與監(jiān)控

通過切削力（切削功率）變化幅值，判斷刀具的磨損程度；當切削力突然增大或突然下降很大幅值時，則表明刀具發(fā)生了破損通過實驗確定刀具磨損與破損的“閾值”切削力與切削功率檢測方法切削加工時，切屑剝離，工件塑性變形，刀具與工件之間摩擦以及刀具破損等，都會產生聲發(fā)射。正常切削時，聲發(fā)射信號小而連續(xù)，刀具嚴重磨損后聲發(fā)射信號會增大，而當?shù)毒咂茡p時聲發(fā)射信號會突然增大許多，達到正常切削時的幾倍聲發(fā)射檢測方法9第七節(jié)切削用量的選擇及工件材料加工性2.7.1、選擇切削用量的原則

合理切削用量是指使刀具的切削性能和機床的動力性能得到充分發(fā)揮，并在保證加工質量的前提下，獲得高生產率和低加工成本的切削用量。10P＝1/tm式中，dw—車削前的毛坯直徑（mm）；Lw—工件切削部分長度（mm）；Δ—加工余量（mm）；nw—工件轉速（r/min）。1、切削用量同加工生產率的關系11利用上式，選用一定的切削條件進行計算，可以得到如下的結果：

（1）f保持不變，ap增至3ap，如仍保持刀具合理的耐用度，則vc必須降低15％，此時生產率P3ap≈2.6P，即生產率提高至2倍以上。（2）ap保持不變，f增至3f，如仍保持刀具合理的耐用度，則vc必須降低32％，此時生產率P3ap≈2P，即生產率提高至2倍。（3）切削速度高過一定的臨界值時，生產率反而會降低。由此可見，增大ap比增大f更有利于提高生產率。122、選擇切削用量的原則

首先選取盡可能大的被吃刀量；其次根據(jù)機床動力和剛性限制條件或加工表面粗糙度的要求，選取盡可能大的進給量；最后利用切削用量手冊選取或者用公式計算確定切削速度。13粗加工時，一次走刀盡可能切除全部余量。半精加工時，被吃刀量取為0.5～2mm。精加工時，被吃刀量取為0.1～0.4mm1、被吃刀量的選定被吃刀量、進給量和切削速度的選定2、進給量的選定生產實際中多采用查表法確定進給量。粗加工時，進給量由機床進給機構強度、刀具強度與剛性、工件的裝夾剛度決定。精加工時，進給量由加工精度和表面粗糙度決定。143、切削速度的選定在ap、f值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度或查表來選定車削速度。在生產中選擇切削速度的一般原則是：（1）粗車時，

ap、f較大，故選擇較低的v；精車時，ap

、f均較小，故選擇較高的v。（2）工件材料強度、硬度高時，應選較低的v。（3）切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應降低20％～30％；切削調質狀態(tài)的鋼比正火、退火狀態(tài)鋼要降低20％～30％；切削有色金屬比切削中碳鋼的切削速度可提高100％～300％；15（4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。（5）精加工時，應盡量避開積屑瘤和鱗刺產生的區(qū)域。（6）斷續(xù)切削及加工大件、細長件和薄壁工件時，應適當降低切削速度。（7）在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應避開自激振動的臨界速度。16采用切削性能更好的新型刀具材料；改善工件材料的切削加工性；改進刀具結構和選配合理刀具幾何參數(shù)提高刀具的制造和刃磨質量；采用新型的、性能好的切削液和高效的冷卻方法。3、提高切削用量的途徑172.7.2工件材料的切削加工性

工件材料的可切削加工性是指對某種材料進行切削加工的難易程度。1、工件材料切削加工性的評定指標1）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；2）以切削力或切削溫度衡量加工性；3）以加工表面質量衡量加工性；4）以切屑控制或斷屑的難易18一般用相對加工性Kv來衡量工件材料的可切削加工性。通常以σb=0.637GPa的45鋼的υ60（刀具壽命為60min時所允許的切削速度，用υ60表示）為基準，寫作(υ60)j。將其它工件材料的υ60與之相比，其比值 即為相對加工性Kv，即Kv=υ60/(υ60)j

當Kv

＞1時，該材料比45鋼容易切削，例如有色金屬Kv

＞3；當Kv

＜1時，該材料比45鋼難切削，例如高錳鋼、鈦合金Kv≤0.5，均屬難加工材料。材料切削加工性等級，表3－219加工性等級表3-2材料相對加工性等級材料名稱及種類相對加工性Kr代表性材料1很易切削材料一般有色金屬＞3.0銅鋁合金，鋁銅合金，鋁鎂合金2容易切削材料易切削鋼2.5～3退火l5Cr，σb＝0.373～o.441GPa自動機鋼，σb＝0.393～0.491GPa3較易切削鋼1.6～2.5正火30鋼，σb＝0.441～0.549GPa4普通材料一般鋼、鑄鐵1.0～1.645鋼，灰鑄鐵5稍難切削材料0.65～1.02Crl3，調質σb＝0.834GPa85，鋼σb＝0.883GPa6難加工材料較難切削材料0.5～0.6545Cr，調質σb＝1.03GPa65Mn，調質σb＝0.932～0.9817難切削材料0.15～0.550CrV,調質；1Crl8Ni9Ti,鈦合金8很難切削材料＜0.15某些鈦合金，鑄造鎳基高溫合金

202、改善工件材料切削加工性的途徑

要改善工件材料的切削加工性，可通過熱處理方法，改變材料的金相組織和物理力學性能，也可通過調整材料的化學成分等途徑。生產實際中，熱處理是常用的處理方法。21◆碳素鋼普通碳素鋼的切削加工性主要取決于鋼中碳的含量。低碳鋼硬度低、塑性和韌性高，切削變形大，切削溫度高，斷屑困難，故加工性較差。高碳鋼的硬度高、塑性低、導熱性差，故切削力大，切削溫度高，刀具耐用度低，加工性也差。相對而言，中碳鋼的切削加工性