刀具磨损知识 ppt课件
前、后刀面上的接触压力很大,有时超过被切材 料的屈服强度;
接触面的温度也很高,如硬质合金加工钢料时可 达800~l00O℃。
因此,刀具磨损是机械的、热的和化学的三种作 用的综合结果。
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1.硬质点磨损
切削时,切屑、工件材料中含有的一些碳化物、 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,这就是硬质点磨损。
第六章 刀具磨损和刀具耐用度
切削加工时,刀具一方面切下切屑,另一方面本身也要发生 磨损或局部破损。
刀具磨损后,可明显地发现切削力加大,切削温度上升, 切屑颜色改变,工艺系统产生振动,加工表面粗糙度值增大, 加工精度降低。因此,刀具磨损到一定程度后,必须进行重 廓或更换新刀。刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效 率、质量和成本,是切削加工中十分重要的问题之一。
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切削温度最高的地方
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2.后刀面磨损
切削时,工件的新
鲜加工表面与刀具后刀
面接触,相互摩擦,引
起后刀面磨损。后刀面
虽然有后角,但由于切
削刃不是理想的锋利,
而有一定的钝圆,后刀面与工件表面的接触压力很 大,存在着弹性和塑性变形;因此,后刀面与工件实 际上是小面积接触,磨损就发生在这个接触面上。 切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时,主 要发生这种磨损,后刀面磨损带往往不均匀。
或涂层TiC。
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3.金刚石的扩散
切削纯铁或低C钢时,扩散明显,所以不适 合切钢铁
4.CBN的扩散
与钢铁不反应,但与TI合金,扩散明显,所 以不能切钛合金材料。
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与铁相互扩散强度从大到小: 金刚石>碳化硅> CBN >氧化铝
与钛合金相互扩散强度从小到大: 金刚石>碳化硅> CBN >氧化铝
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3.边界磨损 切削钢料时,常在主切削刃靠近工件外
表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上, 磨出较深的沟纹。此两处分别是在主、副切 削刃与工 件待加工或已加工 表面接触的地方。
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三、刀具磨损的原因
切削过程中刀具的磨损与一般机械零件的磨损 有显著的不同:
刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面;
硬质点磨损在各种切削速度下都存在,但它是低 速刀具(如拉刀、板牙等)磨损的主要原因。
因为此时切削温度较低,其他形式的磨损还不显 著。高速钢及工具钢刀具的硬质点磨损比较显著; 硬质合金刀具
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2.粘结磨损
切削时切屑、工件与前、后刀面之间,存在着很大 的压力和强烈的摩擦,形成新鲜表面接触而发生冷焊 粘结。
此外,随着切削速度(温度)的提高,元素的 扩散速率增加,扩散磨损程度加剧。
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扩散磨损的快慢和程度与刀具材料中化学元素的 扩散速率关系密切。
如硬质合金中,钛元素的扩散速率远低于钴、钨, 故YT类合金的抗扩散磨损能力优于YG类合金;YN 类合金和涂层合金则更佳,硬质合金中添加钽、铌 后形成固溶体,更不易扩散,故具有良好的抗扩散 磨损性能。
由于摩擦面之间的相对运动,冷焊结破裂被一方带 走,从而造成冷焊磨损。
一般说来,工件材料或切屑的硬度低,冷焊结的破 裂往往发生在工件或切屑这一方。但由于交变应力、 热应力以及刀具表层结构缺陷等原因,冷焊结的破裂 也可能发生在刀具这一方,刀具表面上的微粒逐渐被 切屑或工件粘走,从而造成刀具的粘结磨损。
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高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石 刀具都可能因粘结而发生磨损。
硬质合金刀具虽有较高的硬度,但在中等偏低的 切削速度下切削塑性金属时,粘结磨损比较严重。
高速钢刀具有较高的抗剪和抗拉强度,抗粘结磨 损能力强,粘结磨损较慢。
晶粒越小,粘结磨损越慢
温度越小,粘结磨损越慢
YT类粘结磨损小于YG类磨损
1)前刀面磨损
2)后刀面磨损
3)边界磨损
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1.前刀面磨损
月牙洼磨损的形成过程: 切削塑性材料时,如果切削速度和切削厚度
较大,由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接 触和摩擦,化学活性很高,反应很强烈,接触面 又有很高的压力和温度,接触面积中有80%以上是 实际接触,空气或切削液渗入比较困难,因此在 前刀面上形成月牙洼磨损。使刀刃强度降低,易 导致刀刃破损。
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扩散磨损
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4.化学磨损
刀具磨损主要决定于刀具材料及工件材料的物理机械性
能和切削条件。各种条件下刀具磨损有不同的特点。掌握这
些特点,才能合理地选择刀具及切削条件,提高切削效率,
保证加工质量。
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一、刀具磨损
1、刀具磨损的形式
正常磨损: (逐渐随)时间增加磨损扩大。
非正常磨损 (突然)
破损
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刀具正常磨损的形态:
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1.高速钢的扩散磨损
一般用于中低速切削,切削温度较低,扩 散磨损很轻,随着切削速度的提高,在扩 散磨损还没有起主导作用之前,可能就因 塑性变形而使刀具损坏
2.硬质合金的扩散磨损
一般用于高速切削,切削温度高,Fe,Co
扩散明显,所以是该类刀具的主要磨损原
因之一。TiC抗扩散能力强,所以多用YT类
1.前刀面磨损(月牙洼磨损) KT 切塑性材料时,
2.后刀面磨损 VB 切脆性材料时,
3.前刀面和后刀面同 时磨损 切塑性材料时,
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二.刀具磨损的形态
磨损是连续的、逐渐的。
刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化 学磨损。低温区以机械磨损为主,高温区以热、 化学磨损为主。
磨损的形态:
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3.扩散磨损
在切削高温下,刀具表面与切出的工 件、切屑新鲜表面接触,刀具和工件、 切屑双方的化学元素互相扩散到对方去, 改变了原来材料的成分与结构,削弱了 刀具材料的性能,加速磨损过程。
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例 如 用 硬 质 合 金 刀 具 切 钢 时 , 从 800C 开 始 , 硬质合金中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中 去,碳化钨分解为钨和碳后扩散到钢中;而切 屑中的铁会向硬质合金中扩散,形成低硬度、 高脆性的复合碳化物。由于钴的扩散,降低了 硬质相碳化钨、碳化钛的粘结强度。所有这些, 都使刀具磨损加剧。