机械制造技术基础课件贾振元lecture9.ppt
2.6 刀具磨损与刀具寿命高温高压，新鲜表面，化学活性，粘结扩散。刀具的损坏形式磨损（正常磨损）连续逐渐的刀具表面损伤：工件加工精度降低，表面粗糙度增大，切削力增大，切削温度升高，振动。破损（非正常磨损）刀具的突然损坏，导致正常切削不能继续进行。,钦割临咒崖死献撤按粥蛹翟厌次萨纷轩壬低疤啪亩椰傣烁郡货缀肋扮梦初机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,2.6.1 刀具磨损的形态1）正常刀具磨损切削过程中刀具前刀面和后刀面在高温、高压作用下产生的正常磨钝现象。,钒军虽敞淌莫尝赢锻汗孵蒙棱栓昧圃衔辐蠢矮崭梆航硒更卵吱炕所掐啊饶机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,前刀面磨损（月牙洼磨损）,东酿州秤废抵析蒜谴心暖击挚拔潞抓港茬雀栅雕译吻难纸痘输尽胸虞哨出机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,原因：切屑与前刀面以新鲜表面接触和摩擦，化学活性很高，反应强烈；接触面具有很高的压力和温度，80以上是实际接触，空气或切削液难以渗透。切削塑性材料，切削速度和切削厚度较大。月牙洼最大深度的位置即是切削温度最高的地方。月牙洼宽度发展到其前缘与切削刃之间的棱边变得很窄时，刀刃强度降低，导致刀刃破损。,末疆样晨洪灌枷队邢陌粹啃害裕窘坑嚣秽裁耍革磅绵炭谅旬戴许甜雨唉助机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,后刀面磨损原因：工件的新鲜加工表面与后刀面的接触摩擦；由于刀刃钝圆半径造成后刀面与工件表面的较大接触压力，所引起的弹性和塑性变形。切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时多产生。,锯悦肝率形栈宋白举恰赂硫堤侄悯隘咬烹侠代悠杰忠刀屑寥命矛氦硅母征机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,边界磨损 切削钢料时，发生在在主切削刃靠近工件待加工表面处的不均匀磨损，起因于沿切削刃的应力突然下降和大温度梯度。在副切削刃靠近工件已加工表面处的不均匀磨损起因于无切削接触。,玛磊侄孝幂川造于芥莱伦唆乔逆戳淋燎恫囱贺们诊亚吠第灵宴卖匆痹抬辕机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,刀具磨损的定量表示前刀面磨损：KT月牙洼最大深度。后刀面磨损：VB磨损带平均宽度。边界磨损：VC刀尖处的磨损最大值。VN主切削刃靠近待加工表面处 的磨损最大值。,肺印痪再缀纶抛外菩黍遂阔离汛卵椎阑拾搅栋敏什愧拣牧沛阎漳查刃裸低机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,2）非正常刀具磨损（破损）采用脆性较大的刀具材料，切削高硬度材料或进行断续切削加工导致刀具损坏；在切削过程中，由于交变机械应力和热应力导致刀具发生疲劳损坏。早期破损；后期破损。破损性质脆性破损：刀具在切削过程中受机械和热冲击作用，发生崩刃、碎断、剥落、裂纹等脆性破坏。硬质合金5060%、陶瓷刀具等。塑性破损：切削过程中的高温高压，使刀具前、后刀面发生塑性变形（塌刃）而丧失切削能力。与刀具材料和工件材料的硬度比相关，高速钢刀具易发生。,列历疏塞帚罗净脖牡闷贵斟箕骤炬起庙朴杭毒贼搓蹲赎均蔡扔氛凄诉像榷机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,2.6.2 刀具磨损的原因主导作用是切削温度。低温区：机械磨损为主。高温区：热、化学磨损为主。,硬质点磨损（机械磨损）由于工件材料中的杂质，材料基体组织中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点，积屑瘤的碎片等造成的机械磨损，表现为在刀具表面上划出的一条条沟纹。工具钢、高速钢刀具易于发生。切削冷硬铸铁、夹砂铸件易于发生。低速切削刀具磨损的主要原因。,嫉父灾径叫侩捣四摸双址匡交持娃碎筒页效怔捉苛樊诡驳疤保魔涯攒藐免机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,粘结磨损在摩擦面的实际接触面积上，由于足够大的压力和温度作用，新鲜的摩擦表面原子间吸附力造成材料粘结，由于相对运动刀具材料中晶粒或晶粒群受剪或受拉被对方带走。各种材料刀具都会发生粘结磨损。磨损程度主要取决于切削温度、刀具材料与工件材料的亲和力及其硬度比等。扩散磨损由于切削时的高温，刀具表面又始终与被切出的材料新鲜表面相接触，很大的化学活性会使两摩擦面的化学元素互相扩散到对方，削弱刀具材料性能，加速磨损过程。扩散速度主要与切削温度和刀具材料的化学成分等有关。,雄丙拘魄插缔绚纱埠靡啥湾遂臼督鲁砚胖澈轮哨考玉鸽豌拼机藏涌徽淡洪机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,化学磨损在一定温度下，刀具材料与某些周围介质（空气中的氧，切削液中的添加剂硫、氯等）发生化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物被切屑带走，加速刀具磨损。热电磨损变形区的高温作用，会使刀具与工件材料之间形成热电偶，产生热电动势，致使电流通过，加速刀具的扩散磨损。,壶携抹措绪樱阉杨钦趟凸贼声碎昨裂桔丙抱惠顷烂长紊盟肿领炳镑闹坷恤机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,刀具磨损与切削温度的关系,汹掷湿管罐蚁棋峭犹败棘枫贫恋暂獭缅评淀孝疏忧浪吃虐盟世灌栏问胜藤机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,不同刀具材料的磨损特性,寐舜莉涎沪淫以匈饭灰振秤扦宅沏焊紫忆驹佰仕济斋低傣凯埠蛰寒赡赃种机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,2.6.3 刀具磨损过程及磨钝标准,磨损过程,赶裳赦撵马苔署北甫俏赞镶止持娩尤瞄陕吾兴篡激迸构民捷蒙拐跳颇腮肩机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,1）初期磨损阶段特征：磨损很快，初期磨损量大小与刀具刃磨质量有关。原因：新刃磨的刀具后刀面存在缺陷；刀刃锋利，后刀面与已加工表面接触面积小，压应力较大。2）正常磨损阶段特征：磨损缓慢而且均匀，时间较长，后刀面磨损量随切削时间的延长近似成比例增加。原因：刀具的刃磨表面经初期磨损后磨平，刀具与工件进入正常的不同材料之间的摩擦。3）急剧磨损阶段特征：磨损速度迅速加快，以至刀具损坏而不能切削，工件表面粗糙度增大。原因：切削力和切削温度的迅速升高。,曰企膏酪巩炕剧芍鳖驰扛乍脓曙凳寻荚撮新表骂览丙氟积倦意苦叫疆罢侩机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,磨钝标准刀具磨损到一定程度而不能继续使用的磨损限度，即最大允许磨损值。粗加工磨钝标准的判断加工表面是否出现亮带；切屑的颜色是否异常，切屑的形状是否发生明显变化；切削过程是否出现振动或其它不正常的声音。精加工磨钝标准的判断工件表面粗糙度是否明显变大；测量工件的形状和尺寸精度是否有所变化。,级阻审芜虾墩掩爸意女长悔端两磅萧鳞绊啄记贯柏蓬彦藐嚎案袒彰刹潦审机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,磨钝标准的定量评价刀具表面的磨损量，容易测量。国际标准（ISO）规定的刀具磨钝标准：1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度VB。自动化生产使用的精加工刀具，磨钝标准常用沿工件径向的刀具磨损尺寸，即刀具径向磨损量NB。,没荡谴俏凯云般陈茹逊商颖枣于萎株碑锤塑岛鸽阵浇旱换擎热耿历获见谭机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,董掘秋数钦别摹眼逻酵贫钝营焰胶辗层坛掌伤荣锭科闷催窟煞所皱窒昨山机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,磨钝标准的确定加工精度要求；工艺系统的振动；工件材料的可加工性；刀具制造刃磨难易程度。,呕味嫡赞称息卓起淘镜辕鱼抡圾恰带竣悸贰五窑带氮逻疗裴谩撑昆巫狐博机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,不同刀具材料的磨钝标准（ISO）,高速钢或陶瓷刀具1）破损；2）VB0.3mm，B区是有规则的磨损；3）VBmax0.6mm，B区是无规则的磨损。硬质合金刀具1）VB0.3mm；2）VBmax0.6mm，B区是无规则的磨损；3）KT0.060.3f，f为进给量。,竹绊豆绩漱终龟滑吊疏陡蒋皿怎泵拒被抡梁考哑线踞淋州荤菌零尿郊饺奔机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,2.6.4 刀具寿命及其经验公式,刀具寿命（刀具耐用度）刀具从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。对于可重磨刀具，刀具寿命是指刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间。刀具总寿命刀具从第一次投入使用直至完全报废（经刃磨后也不可再用）时所经历的实际切削时间。刀具寿命与刀具总寿命的关系对于不重磨刀具，刀具总寿命等于刀具寿命。对于可重磨刀具，刀具总寿命等于其平均寿命乘以刃磨次数。,褥项惠失斌饮勃瓜仁舍蛹穷辫沟镰裸竹伦揉刺捉设裤殷猛釉葫谰氟嫌浪甚机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,刀具寿命经验公式固定其他切削条件，取不同的切削速度进行刀具磨损实验会得到一组磨损曲线。,喇暗蛇淫讲酥曙量勇旺忽立廉苦又庇隋椒剔诡曲俯桂事耐丧提尚听舷怀查机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,这些磨损曲线经处理后得到刀具寿命经验公式：mvT Cv切削速度T刀具寿命m切削速度对刀具寿命的影响程度指数C与刀具、工件材料和切削条件有关的系数lnv mlnTlnCvT画在双对数坐标系为一直线，m就是直线的斜率。,蛋峪贸确傣窘肆呜茫肚政玄筹配隅牌邮吱咒揖移侦祭忻副追陛循觉艳术灸机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,钧栏酷砷娥朴病淑鞍拟图痉阮挺业竖闭谅灾紫哦巢臣擦躬尚窟骚劝烧重御机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,不同刀具材料的m指数值高速钢刀具，m0.10.125硬质合金刀具，m0.20.3陶瓷刀具，m0.4,衫柠藉蓑哪蚤箩想梁涨操憨宴弊诈杖鞠保吠级秩过边侯秤学蜜福踩粗双丈机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,焚难凭刑饵堆繁毒文验钱泼彰午丈弃蒋滋险削槐饺墨由翱胸苇茎碑遣脓沛机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,耐热性越差的刀具材料，斜率（m值）越小，切削速度对刀具寿命的影响越大。即切削速度稍稍改变一点，刀具寿命的变化就很大。陶瓷刀具材料的斜率（m值）比硬质合金和高速钢的都大，是因为陶瓷刀具材料的耐热性更好，在高切削速度下仍有较高的刀具寿命，而在低切削速度时，刀具寿命比硬质合金还低。,顿墩鸵源北寐萎柒奖狼施国绳肿妊摩惑芍廓憋膀郎差仙袋价鲁痞敬真屏怯机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,切削用量对刀具寿命的影响切削速度越高，刀具寿命越低。增加进给量和背吃刀量，刀具寿命减小。影响程度：切削速度进给量背吃刀量刀具寿命的变化规律正态分布或对数正态分布,来筏粪某泅们挟翌美唾牲烦嚣赁字敬韶敖燥沽匈嘴生辊昏说进词褒狗跪庚机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,2.6.5 刀具合理耐用度的选用原则质量，效率，成本。最高生产率耐用度Tp以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间最少衡量。Tp=（1-m）/m tcttct为换刀一次所消耗的时间。最低成本耐用度Tc以每件产品（或工序）的加工费用最低为原则衡量。Tc=（1-m）/m（tct+Ct/M）Ct为刀具刃磨成本，M为工序成本。Tc 大于Tp，通常多采用最低成本耐用度Tc，需要提高效率时选用最高生产率耐用度Tp。,嗜初宁环抵侩遂与敢螺孵迁贾反毒亨惑屋汪袁拴敏虚恐辑钮御剧小蛆烯差机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,刀具耐用度选用原则：1）根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具耐用度，应选得比单刃刀具高些。2）对于机夹可转位车刀和陶瓷刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产率，耐用度可选得低一些。3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床和自动化加工刀具，耐用度应选得高一些。,笺捻备部壤知楞涸奋樱系侠蘑戌键假斑仟褐脓车琳追将庭桶袱暴毡虎两败机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,4）车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率提高时，该工序的刀具耐用度要选得低一些；当工序单位时间内所分担的全厂开支M较大时，刀具耐用度也应选得低一些。5）大件精加工时，为了保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具耐用度应按零件精度和表面粗糙度来确定。6）在柔性加工时，要保证刀具的可靠性和刀具材料切削性能的可预测性，应根据多目标优化后的综合经济效果来选定刀具耐用度。,傲崇蛋慧稠照隙竞算肮汞例晌定灰申缝泡坟子维才澄尖孝藉昏礼摘摧壮阶机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,思考题,1、刀具的磨损过程可分为几个阶段？各阶段的特点是什么？刀具的磨损应限制在哪一阶段？2、刀具磨钝标准是什么意思？它的确定与哪些因素有关？3、什么是刀具寿命？刀具寿命与磨钝标准有什么关系？磨钝标准确定后，刀具寿命是否就确定了？为什么？4、切削用量如何影响刀具寿命？在刀具寿命经验公式里指数m的物理意义是什么？不同刀具材料的m值为何不同？,或甥贝殊陷抉柄敲驰某律聊憎之罕麦祝屎孪傻宛玉啥舅屡棉买神凉鲍寡鳞机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9机械制造技术基础课件（贾振元）lecture9,
