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刀具磨损和刀具寿命讲解

精加工时磨钝标准取较小值,粗加工时取 较大值;工艺系统刚性差时,磨钝标准取 较小值;切削难加工材料时,磨钝标准也 要取较小值。
三、刀具寿命
1.刀具寿命定义
从刀具刃磨后开始切削,到其磨损量达到刀具磨钝标 准所经过的总切削时间。这实际上也是表示刀具切削性能的一 个指标,或刀具耐磨损性能的表示,以下用符号T表示。
§3.6 刀具磨损与刀 具寿命
一、刀具磨损形态和磨损机制
切削过程中,随着切屑的不断产生和切除,刀具本 ห้องสมุดไป่ตู้也要逐渐磨损或发生破损(如崩刃、碎断、剥落。裂纹等)。
刀具磨损后,使工件加工精度降低,表面粗糙度增 大,并导致切削力和切削温度升高,甚至产生振动使其不能 继续正常工作。因此刀具磨损直接影响加工效率、加工质量 和成本。
一把新刀往往要经过多次重磨,才会报废,刀具寿命指 的是两次刃磨之间所经历的切削时间。如果用刀具寿命乘以刃 磨次数,得到的就是刀具总寿命。
一般刀具都要发生后刀面磨损,而且测量也比较方 便。因此,国际标准ISO统一规定以1/2切削深度处后刀面上 测定的磨损带宽VB作为刀具磨钝标准。
自动化生产中使用的精加工刀具,从保证工件尺寸精 度考虑,常以刀具的径向尺寸磨损量NB作为衡量刀具的磨钝标 准。
制订刀具的磨钝标准时,既要考虑充分发 挥刀具的切削能力,又要考虑保证工件的 加工质量。
(2)正常磨损阶段 经过初期磨损后,刀具后刀面与工件的 接触面积增大,单位面积上承受的压力逐渐减小,刀具后刀 面的微观粗糙表面已经磨平,因此磨损速度变慢,此阶段称 为刀具的正常磨损阶段。它是刀具的有效工作阶段。
(3)急剧磨损阶段 当刀具磨损量增加到一定限度时,切削 力、切削温度将急剧增高,刀具磨损速度加快.直至丧失切 削能力,此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具 继续工作是一件得不偿失的事倩,既保证不了加工质量,又 加速消耗刀具材料,如出现刀刃崩裂的情况,损失就更大。 刀具在进入急剧磨损阶段之前必须更换。
2.刀具磨钝标准
刀具的磨钝标准即指所规定的刀具磨损量的极限值, 或不能继续使用的限度。
生产中,控制刀具磨损量的方法,主要是根据切削中 发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。例如:粗加工时, 观察加工表面是否出现亮带,切屑的颜色和形状的变化,以及 是否出现不正常的声音和振动现象等。精加工时可观察加工表 面粗糙度变化,以及测量加工零件形状和尺寸的精度等。如发 现异常现象就要及时换刀。
带走,加速刀具磨损;或者因为刀具材料被某种介质腐蚀,造 成刀具磨损。
二、刀具磨损过程及磨钝标准 1.刀具的磨损过程
对切削过程中刀具后刀面磨损量VB进行定时(或定切削行程)测量可得 刀具磨损过程的典型磨损曲线。刀具磨损过程可分为三个阶段:
(1)初期磨损阶段 新刃磨的刀具刚投入使用,后刀面与工件 的实际接触而积很小,单位面积上承受的正压力较大,再加 上刚刃磨后的后刀面微观凸凹不平,刀具磨损速度很快,此 阶段称为刀具的初期磨损阶段。刀具刃磨以后如能用细粒度 磨粒的油石对刃磨面进行研磨,可以显著降低刀具的初期磨 损量。
巨大的化学活动性,所以两摩擦面的化学元素有可能相 互扩散,因而使双方的化学成分都发生变化,削弱 刀具材料的切削性能,从而加速刀具的磨损。扩散速度
随切削温度升高而加快。
(4)化学磨损
化学磨损是在一定温度下,刀具材料与某些周围介质 (如空气中的氧、切削液中的极压添加剂硫,氯等)起 化学作用,在刀具表面形成一层硬度较低的化合物而被切屑
损较均匀,其平均磨损宽度以VB表示。
(3)边界磨损 切削钢料时,常在主切削刃 靠近工件外皮处和副切削刃靠近刀尖处, 磨出较深的沟纹,这种磨损称作边界磨损。 沟纹的位置在主切削刃与工件待加工表面、 副切削刃与已加工表面接触的部位
2. 刀具磨损的原因
由于工件材料、刀具材料种类很多,切削条件变化很大,因此刀具 磨损的形式各不相同,其磨损的原因也很复杂。刀具在正常磨损的情况下, 其主要原因包括:
1.刀具磨损的形式
切削时,刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触,产生剧烈摩 擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。 但它们的磨损情况有各自不同的特点,而且相互影响:刀具磨损形式有以 下几种:
前刀面磨损
后刀面磨损
边界磨损
(1)前刀面磨损(月牙洼磨损) 切削塑性材料时,如果切 削速度和切削厚度较大,切屑在前刀向上经常会磨出一个 月牙洼。出现月牙洼的部位就是切削温度最高的部位。月 牙洼和切削刃之间有一条小棱边,月牙洼随着刀具磨损不 断变大,当月才洼扩展到使棱边变得很窄时,切削刃强度 降低,极易导致崩刃。月牙洼磨损量以其深度KT表示 。
(2)后刀面磨损 由于后刀面和加工表面问的强烈摩擦, 后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面, 这种磨损形式称作后刀面磨损。

切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削
塑性材料时,后刀面磨损是主要形态。

后刀面上的磨损棱带往往不均匀,刀尖附近(C区)因
强度较差,散热条件不好,磨损较大;中间区域(B区)磨
机械磨损
热磨损
化学磨损
机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起,而热磨损和化学磨 损是由粘结、扩散、腐蚀等引起。
(1)硬质点磨损
这主要是由于工件材料中的杂质、基体组织中所含的碳化 物、氮化物和氧化物等硬质点,以及积屑瘤的碎片等所造成的 机械磨损。它们在刀具表面上划出一条条沟纹。
各种切削速度下刀具都会产生硬质点磨损,但低速时它是 刀具磨损的主要原因。因为这时切削温度较低,其它各种形式 的磨损还不显著。一般可以认为,由硬质点磨损产生的磨损量 与切削路程或刀具与工件相对滑动距离成正比。
(2)粘结磨损
由于刀具与工件之间接触面上存在足够大的压力和温度, 塑性变形所形成的新鲜表面与刀具表面接触到原子间距离,
将产生结合现象或粘结、冷焊现象,两摩擦表面的 粘结点因相对运动,晶粒或晶粒群受剪或受拉而被 对方带走,是造成刀具粘结磨损的原因。
(3)扩散磨损
由于切削过程中产生的切削温度高,而且刀具表面始终 与被切出的切屑和工件的新鲜表面相接触和摩擦,它们具有
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