第六章 刀具磨損、破損和刀具耐用度

1、1 1、前刀面磨損、前刀面磨損( (月牙洼磨損月牙洼磨損) )切削塑性材料且切削塑性材料且a ac c0.5 mm0.5 mm時(shí)，切屑與前刀面在高溫、時(shí)，切屑與前刀面在高溫、高壓下相互接觸，產(chǎn)生劇烈摩擦，以形成月牙洼磨損為主，高壓下相互接觸，產(chǎn)生劇烈摩擦，以形成月牙洼磨損為主，其值以最大深度其值以最大深度KTKT表示表示( (如圖如圖6 61(c)1(c)所示所示) )。 形成條件形成條件：加工塑性材料，：加工塑性材料，v v大，大，a ac c大大 影響：影響：削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量 。 6.1 6.1 刀具磨損形態(tài)刀具磨損形態(tài)正常磨損和破損正常磨損和破損刀具的

2、磨損形態(tài)及其測(cè)量位置刀具的磨損形態(tài)及其測(cè)量位置(a)(a)刀具磨損形式刀具磨損形式 (b)(b)邊界磨損發(fā)生的地方邊界磨損發(fā)生的地方 (c)(c)測(cè)量磨損的地方測(cè)量磨損的地方 2 2、后刀面磨損、后刀面磨損切削脆性材料或切削脆性材料或a ac c0.1 mm0.1 mm的塑性材料時(shí)，切屑與前刀面的塑性材料時(shí)，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度較短，其上的壓力與摩擦均不大，而相對(duì)的刀刃鈍的接觸長(zhǎng)度較短，其上的壓力與摩擦均不大，而相對(duì)的刀刃鈍圓使后刀面與工件表面的接觸壓力卻較大，磨損主要發(fā)生在后圓使后刀面與工件表面的接觸壓力卻較大，磨損主要發(fā)生在后刀面。刀面。其值以磨損帶寬度其值以磨損帶寬度VBVB表示表示(

3、 (如圖所示如圖所示) )。 形式：形式：后角后角=0=0的磨損面的磨損面 （VBVB：平均磨損寬度，平均磨損寬度，VBVBmaxmax ：最大磨損寬度）最大磨損寬度）形成條件：形成條件：加工塑性材料加工塑性材料, , v v 較小較小, , a ac c 較??；加工脆性材料較??；加工脆性材料影響：影響：切削力切削力, , 切削溫度切削溫度, , 產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工質(zhì)量產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工質(zhì)量3 3、邊界磨損、邊界磨損（切削塑性材料且切削塑性材料且a ac c0.10.10.5 mm0.5 mm時(shí)，兼有前兩種磨損的時(shí)，兼有前兩種磨損的形式；加工鑄、鍛件，主切削刃靠近工件外皮處及副切削刃靠形式；加

4、工鑄、鍛件，主切削刃靠近工件外皮處及副切削刃靠近刀尖處，因?yàn)榻都馓?，因?yàn)閍 ac c減小、切削刃打滑，所以磨出較深的溝紋減小、切削刃打滑，所以磨出較深的溝紋( (如圖如圖6 6 1(a)1(a)、(b)(b)所示所示) )。加工鑄、鍛件等外皮粗糙的工件，。加工鑄、鍛件等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊界磨損。也容易發(fā)生邊界磨損。 磨損形式隨切削條件的改變可以互相轉(zhuǎn)化。在大多數(shù)情況磨損形式隨切削條件的改變可以互相轉(zhuǎn)化。在大多數(shù)情況下，后刀面都有磨損，且下，后刀面都有磨損，且VBVB直接影響加工精度，加之便于測(cè)量，直接影響加工精度，加之便于測(cè)量， 所以常以所以常以VBVB表示刀具磨損程度表示刀具磨損

5、程度。 刀具磨損與一般機(jī)械零件不同刀具磨損與一般機(jī)械零件不同: : (1) (1)刀具與切屑、工件間的接接觸表面經(jīng)常刀具與切屑、工件間的接接觸表面經(jīng)常是化學(xué)活性是化學(xué)活性很高的新鮮表面，不存在氧化膜等污染；很高的新鮮表面，不存在氧化膜等污染； (2)(2)前后刀面的接觸壓力非常大，有時(shí)超過(guò)被切材料的前后刀面的接觸壓力非常大，有時(shí)超過(guò)被切材料的屈服強(qiáng)度；屈服強(qiáng)度； (3)(3)刀屑、刀具工件接觸表面的溫度很高，硬質(zhì)合刀屑、刀具工件接觸表面的溫度很高，硬質(zhì)合金刀具加工鋼料時(shí)達(dá)金刀具加工鋼料時(shí)達(dá)80080010001000度，高速鋼刀具加工鋼料度，高速鋼刀具加工鋼料時(shí)達(dá)時(shí)達(dá)300300600600度

6、。度。 正常磨損的原因主要是正常磨損的原因主要是機(jī)械、熱和化學(xué)機(jī)械、熱和化學(xué)三種作用的綜三種作用的綜合結(jié)果。合結(jié)果。6.2 6.2 刀具磨損的原因刀具磨損的原因1 1、硬質(zhì)點(diǎn)磨損、硬質(zhì)點(diǎn)磨損 硬質(zhì)點(diǎn)磨損是指工件上具有一定擦傷能力的硬質(zhì)點(diǎn)，如硬質(zhì)點(diǎn)磨損是指工件上具有一定擦傷能力的硬質(zhì)點(diǎn)，如碳化物、積屑瘤碎片、已加工表面的硬化層等，碳化物、積屑瘤碎片、已加工表面的硬化層等， 在刀具表面在刀具表面上劃出一條條溝紋而造成的磨損。上劃出一條條溝紋而造成的磨損。 硬質(zhì)點(diǎn)硬度超過(guò)刀具材料基體的硬度。硬質(zhì)點(diǎn)硬度超過(guò)刀具材料基體的硬度。 硬質(zhì)點(diǎn)磨損是拉刀、板牙等硬質(zhì)點(diǎn)磨損是拉刀、板牙等高速鋼制造的低速切削刀具高

7、速鋼制造的低速切削刀具磨損的主要原因，磨損的主要原因，硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀具發(fā)生硬質(zhì)點(diǎn)磨損的情況發(fā)生硬質(zhì)點(diǎn)磨損的情況較少較少。2 2、粘結(jié)磨損、粘結(jié)磨損 粘結(jié)是指刀具與工件材料接觸到原子間距離時(shí)所產(chǎn)生的粘結(jié)是指刀具與工件材料接觸到原子間距離時(shí)所產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象結(jié)合現(xiàn)象。兩摩擦表面的粘結(jié)點(diǎn)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)，晶?；蚓ЯＨ?。兩摩擦表面的粘結(jié)點(diǎn)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)，晶粒或晶粒群受剪或受拉被對(duì)方帶走，是造成粘結(jié)磨損的原因。受剪或受拉被對(duì)方帶走，是造成粘結(jié)磨損的原因。 由于刀具材料有組織不均勻、存在內(nèi)應(yīng)力、微裂紋及空由于刀具材料有組織不均勻、存在內(nèi)應(yīng)力、微裂紋及空隙、局部軟點(diǎn)等缺陷，所以刀具表面常發(fā)生破裂而被切屑或隙、局

8、部軟點(diǎn)等缺陷，所以刀具表面常發(fā)生破裂而被切屑或工件帶走，形成粘結(jié)磨損，在前刀面上形成不規(guī)則的凹坑。工件帶走，形成粘結(jié)磨損，在前刀面上形成不規(guī)則的凹坑。 高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具、立方氮化硼高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和和金剛石刀金剛石刀具具都會(huì)因粘結(jié)而發(fā)生磨損。都會(huì)因粘結(jié)而發(fā)生磨損。粘結(jié)磨損程度主要取決于刀具材料和工件材料在粘結(jié)磨損程度主要取決于刀具材料和工件材料在不同不同溫度下的相互親和能力溫度下的相互親和能力。（粘結(jié)強(qiáng)度系數(shù)。（粘結(jié)強(qiáng)度系數(shù)K K0 0） 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金晶粒越小晶粒越小，磨損，磨損越慢越慢； 刀具與工件的硬度比刀具與工件的硬度比，刀具表面形狀和組織刀具表面形狀

9、和組織，切削條切削條件和工藝系統(tǒng)剛件和工藝系統(tǒng)剛度等都影響粘結(jié)磨損的速度。度等都影響粘結(jié)磨損的速度。 切削鋼料應(yīng)用切削鋼料應(yīng)用YTYT類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金。（但不銹鋼和高溫合金。（但不銹鋼和高溫合金不宜用不宜用YTYT類，因?yàn)轭悾驗(yàn)閅TYT類合金中的鈦元素易于工件中的鈦元類合金中的鈦元素易于工件中的鈦元素發(fā)生親和而導(dǎo)致粘結(jié)，在高溫下擴(kuò)散磨損也較劇烈。）素發(fā)生親和而導(dǎo)致粘結(jié)，在高溫下擴(kuò)散磨損也較劇烈。） 減小粘結(jié)磨損的途徑：減小粘結(jié)磨損的途徑： 1 1、硬質(zhì)合金的晶粒加以細(xì)化，硬質(zhì)合金表面涂覆、硬質(zhì)合金的晶粒加以細(xì)化，硬質(zhì)合金表面涂覆TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等。等

10、。 2 2、高速鋼刀具表面要進(jìn)行表面處理使表面形成一層、高速鋼刀具表面要進(jìn)行表面處理使表面形成一層抗粘結(jié)的減磨層或高硬度的抗磨層，如氧氮化處理；抗粘結(jié)的減磨層或高硬度的抗磨層，如氧氮化處理； 3 3、適當(dāng)提高切削速度使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)減小振動(dòng)，避開(kāi)積、適當(dāng)提高切削速度使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)減小振動(dòng)，避開(kāi)積屑瘤的不穩(wěn)定區(qū)域；屑瘤的不穩(wěn)定區(qū)域； 4 4、使用潤(rùn)滑性能良好的切削液等。、使用潤(rùn)滑性能良好的切削液等。3 3、擴(kuò)散磨損、擴(kuò)散磨損 刀具與工件、切屑的接觸面，在高溫下雙方金屬中的刀具與工件、切屑的接觸面，在高溫下雙方金屬中的化學(xué)元素從高濃度處向低濃度處遷移，這種固態(tài)下元素相化學(xué)元素從高濃度處向低濃度處遷移，這種固

11、態(tài)下元素相互遷移而造成的刀具磨損稱為擴(kuò)散磨損?；ミw移而造成的刀具磨損稱為擴(kuò)散磨損。 高溫下，刀具材料中的高溫下，刀具材料中的W W、 CoCo、Ti Ti 、 C C等易擴(kuò)散到工等易擴(kuò)散到工件和切屑中去；而切屑中的件和切屑中去；而切屑中的FeFe、SiSi、MnMn、CrCr等也會(huì)擴(kuò)散到等也會(huì)擴(kuò)散到刀具中來(lái)，刀具中來(lái)， 從而改變刀具材料中的化學(xué)成分，從而改變刀具材料中的化學(xué)成分， 使其硬度使其硬度下降，下降， 加速刀具磨損。加速刀具磨損。 與鐵相互擴(kuò)散強(qiáng)度的由大到小的順序?yàn)椋号c鐵相互擴(kuò)散強(qiáng)度的由大到小的順序?yàn)椋?金剛石碳化硅立方氮化硼氧化鋁金剛石碳化硅立方氮化硼氧化鋁 與鈦合金相互擴(kuò)散的由大到

12、小的順序?yàn)椋号c鈦合金相互擴(kuò)散的由大到小的順序?yàn)椋?氧化鋁立方氮化硼碳化硅金剛石氧化鋁立方氮化硼碳化硅金剛石4 4、化學(xué)磨損、化學(xué)磨損( (氧化磨損氧化磨損) ) 在高溫下在高溫下(700(700800)800)，刀具材料與某些周圍介質(zhì)起化學(xué)，刀具材料與某些周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走，作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走，這樣形成的刀具磨損稱為化學(xué)磨損。這樣形成的刀具磨損稱為化學(xué)磨損。 空氣中的氧易與硬質(zhì)合金中的空氣中的氧易與硬質(zhì)合金中的CoCo、WCWC、T Ti iC C發(fā)生氧化作用，發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生低硬度的氧化物產(chǎn)生低硬度的氧化物(

13、Cr(Cr3 3O O4 4、TiOTiO2 2、WOWO3 3等）被切屑和工件帶走，等）被切屑和工件帶走，從而使刀具磨損。從而使刀具磨損。 5 5、熱電磨損、熱電磨損 切削時(shí)，刀具與工件構(gòu)成一自然熱電偶，切削時(shí)，刀具與工件構(gòu)成一自然熱電偶， 產(chǎn)生產(chǎn)生熱電勢(shì)，工藝系統(tǒng)自成回路，熱電流在刀具和工件中通過(guò)，從熱電勢(shì)，工藝系統(tǒng)自成回路，熱電流在刀具和工件中通過(guò)，從而促進(jìn)擴(kuò)散作用而加速刀具磨損，這稱為熱電磨損。而促進(jìn)擴(kuò)散作用而加速刀具磨損，這稱為熱電磨損。 硬質(zhì)點(diǎn)磨損硬質(zhì)點(diǎn)磨損 各種切速下均存在各種切速下均存在 低速情況下刀具磨損的主要原因低速情況下刀具磨損的主要原因 粘結(jié)磨損（冷焊）粘結(jié)磨損（冷焊）

14、 刀具材料與工件材料親和力大刀具材料與工件材料親和力大 刀具材料與工件材料硬度比小刀具材料與工件材料硬度比小 中等偏低切速中等偏低切速粘結(jié)磨損加劇粘結(jié)磨損加劇 擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損 高溫下發(fā)生高溫下發(fā)生 氧化磨損氧化磨損 高溫情況下，在切削刃工作邊界發(fā)生高溫情況下，在切削刃工作邊界發(fā)生 硬質(zhì)合金刀具高速切削鋼料時(shí)，主要是擴(kuò)散磨損，并伴隨硬質(zhì)合金刀具高速切削鋼料時(shí)，主要是擴(kuò)散磨損，并伴隨有粘結(jié)磨損和化學(xué)磨損等；對(duì)一定刀具和工件材料，起主導(dǎo)作有粘結(jié)磨損和化學(xué)磨損等；對(duì)一定刀具和工件材料，起主導(dǎo)作用的是切削溫度，低溫時(shí)以用的是切削溫度，低溫時(shí)以機(jī)械磨損機(jī)械磨損（硬質(zhì)點(diǎn)磨損）（硬質(zhì)點(diǎn)磨損）為主，高為主，高

15、溫時(shí)以溫時(shí)以熱、化學(xué)磨損熱、化學(xué)磨損（粘結(jié)、擴(kuò)散、氧化磨損）（粘結(jié)、擴(kuò)散、氧化磨損）為主；合理地為主；合理地選擇刀選擇刀具材料、具材料、 幾何參數(shù)、幾何參數(shù)、 切削用量、切削用量、 切削液，控制切削切削液，控制切削溫度，溫度， 有利于減少刀具磨損。有利于減少刀具磨損。 高速鋼刀具（硬質(zhì)點(diǎn)磨損和粘結(jié)磨損）；高速鋼刀具（硬質(zhì)點(diǎn)磨損和粘結(jié)磨損）； 硬質(zhì)合金刀具（粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損）；硬質(zhì)合金刀具（粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損）； 氧化鋁陶瓷刀具（機(jī)械磨損和粘結(jié)磨損）；氧化鋁陶瓷刀具（機(jī)械磨損和粘結(jié)磨損）； 立方氮化硼刀具的擴(kuò)散磨損很小，而金剛石刀具的擴(kuò)散磨立方氮化硼刀具的擴(kuò)散磨損很小，而金剛石刀具的擴(kuò)散磨損很

16、大，金剛石刀具不宜加工鋼料。損很大，金剛石刀具不宜加工鋼料。一、刀具的磨損過(guò)程一、刀具的磨損過(guò)程（1) 1) 初期磨損階段初期磨損階段。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，在切削時(shí)很快被磨去，故磨損較快。經(jīng)研磨過(guò)的刀具，初期的在切削時(shí)很快被磨去，故磨損較快。經(jīng)研磨過(guò)的刀具，初期的磨損量較小。磨損量較小。 （2) 2) 正常磨損階段正常磨損階段。經(jīng)初期磨損后，刀具表面已經(jīng)被磨平，。經(jīng)初期磨損后，刀具表面已經(jīng)被磨平， 壓強(qiáng)減小，磨損速度較為壓強(qiáng)減小，磨損速度較為緩慢。緩慢。 磨損量隨切削時(shí)間延長(zhǎng)而近似磨損量隨切削時(shí)間延長(zhǎng)而近似地成比例增加。地成比例增加。 反映刀具正常

17、工作時(shí)的磨損率。反映刀具正常工作時(shí)的磨損率。6.3 6.3 刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過(guò)程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時(shí)間（3) 3) 急劇磨損階段。急劇磨損階段。 當(dāng)磨損量增加到一定限度后，當(dāng)磨損量增加到一定限度后，機(jī)械摩擦加劇，切削力加大，切削溫度升高，磨損原因機(jī)械摩擦加劇，切削力加大，切削溫度升高，磨損原因也發(fā)生變化也發(fā)生變化( (如轉(zhuǎn)化為相變磨損、擴(kuò)散磨損等如轉(zhuǎn)化為相變磨損、擴(kuò)散磨損等) )，磨損加，磨損加快，已加工表面質(zhì)量明顯惡化，出現(xiàn)振動(dòng)、快，已加工表面質(zhì)量明顯惡化，出現(xiàn)振動(dòng)、 噪音等，噪音等， 以至刀具崩刃，以至刀具崩刃， 失去切削能力。

18、失去切削能力。 繼續(xù)使用會(huì)影響加工質(zhì)量且刀具刃磨時(shí)去材料更繼續(xù)使用會(huì)影響加工質(zhì)量且刀具刃磨時(shí)去材料更多，成本更大。多，成本更大。在這個(gè)階段來(lái)臨之前，要及時(shí)換刀或更在這個(gè)階段來(lái)臨之前，要及時(shí)換刀或更換新切削刃。換新切削刃。刀具不能無(wú)休止地使用下去，刀具不能無(wú)休止地使用下去， 而應(yīng)規(guī)定一個(gè)合理的磨損而應(yīng)規(guī)定一個(gè)合理的磨損限度，刀具磨損到此限度，則應(yīng)換刀或重新刃磨。限度，刀具磨損到此限度，則應(yīng)換刀或重新刃磨。 二、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)二、刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用， 這個(gè)磨損限度稱這個(gè)磨損限度稱磨鈍標(biāo)準(zhǔn)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 ISOISO統(tǒng)一規(guī)定，以統(tǒng)一規(guī)定，以a

19、 ap p2 2處處主后刀面主后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度上測(cè)定的磨損帶寬度VBVB作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損量作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)磨損量作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱刀具徑向磨損量，稱刀具徑向磨損量NBNB（如（如圖所示）。圖所示）。 刀具的徑向磨損量刀具的徑向磨損量 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可依加工條件不同而異。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可依加工條件不同而異。精加工較粗加工精加工較粗加工為??；為??；加工系統(tǒng)剛性較低時(shí)，應(yīng)考慮在磨鈍標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)是否發(fā)加工系統(tǒng)剛性較低時(shí)，應(yīng)考慮在磨鈍標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)是否發(fā)生振動(dòng)；工件材料的可加工性、刀具制

20、造、刃磨的難易程生振動(dòng)；工件材料的可加工性、刀具制造、刃磨的難易程度也是確定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮的因素。度也是確定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮的因素。 VBVB值可從切削用量手冊(cè)中查得。一般為值可從切削用量手冊(cè)中查得。一般為0.30.30.6 mm0.6 mm。實(shí)際生產(chǎn)中，不可能經(jīng)常停機(jī)去測(cè)量實(shí)際生產(chǎn)中，不可能經(jīng)常停機(jī)去測(cè)量VBVB值，而改用與其值，而改用與其相應(yīng)的切削時(shí)間，即刀具耐用度表示。相應(yīng)的切削時(shí)間，即刀具耐用度表示。 刀具耐用度定義：刀具耐用度定義：刀具由刃磨后開(kāi)始切削，一直到磨損刀具由刃磨后開(kāi)始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò)的量達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò)的總切削時(shí)間總切削時(shí)間，稱為刀具耐用度，稱

21、為刀具耐用度， 以以T T表示，單位為表示，單位為分鐘（分鐘（min)min)。精加工也可用加工零件數(shù)表示。精加工也可用加工零件數(shù)表示。 用途：用途：確定換刀時(shí)間、衡量工件材料切削加工性和刀具確定換刀時(shí)間、衡量工件材料切削加工性和刀具材料性能優(yōu)劣、刀具幾何參數(shù)選擇是否合理、切削用量選擇材料性能優(yōu)劣、刀具幾何參數(shù)選擇是否合理、切削用量選擇是否合理等。是否合理等。6.4 6.4 刀具耐用度的經(jīng)驗(yàn)公式及刀具耐用度的分布刀具耐用度的經(jīng)驗(yàn)公式及刀具耐用度的分布刀具壽命定義：刀具壽命定義：一把新刀開(kāi)始使用直到報(bào)廢之前總的切一把新刀開(kāi)始使用直到報(bào)廢之前總的切削時(shí)間。削時(shí)間。 它包含著刀具用鈍后的它包含著刀具

22、用鈍后的多次刃磨。多次刃磨。刀具壽命等于刀具壽命等于刀具刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)（包括新開(kāi)刀刃）。耐用度乘以刃磨次數(shù)（包括新開(kāi)刀刃）?？赊D(zhuǎn)位刀片的壽命可轉(zhuǎn)位刀片的壽命等于可使用的等于可使用的切削刃數(shù)乘以耐用度切削刃數(shù)乘以耐用度。 刀具耐用度反映刀具磨損的速率。凡是影響切削溫度刀具耐用度反映刀具磨損的速率。凡是影響切削溫度和刀具磨損的因素都影響刀具的耐用度。和刀具磨損的因素都影響刀具的耐用度。 溫度越高，耐用度越低。溫度越高，耐用度越低。1 1、切削速度與刀具耐用度的關(guān)系、切削速度與刀具耐用度的關(guān)系穩(wěn)定其它切削條件，在常用的切削速度范圍內(nèi)，取不穩(wěn)定其它切削條件，在常用的切削速度范圍內(nèi)，取不同的切削

23、速度同的切削速度v vc1c1、v vc2c2、v vc3c3，進(jìn)行刀具磨損實(shí)驗(yàn)，可得一，進(jìn)行刀具磨損實(shí)驗(yàn)，可得一組磨損曲線，根據(jù)規(guī)定的組磨損曲線，根據(jù)規(guī)定的VBVB值，對(duì)應(yīng)于不同的值，對(duì)應(yīng)于不同的v vc c，就有相，就有相應(yīng)的應(yīng)的T T，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，定出，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，定出( (v vc1c1、T T1 1) )、( (v vc2c2、T T2 2) )、( (v vc3c3、 T T3 3) )各點(diǎn)?？砂l(fā)現(xiàn)，各點(diǎn)?？砂l(fā)現(xiàn)，在一定切削速度范圍內(nèi)，在一定切削速度范圍內(nèi)， 這這些點(diǎn)基本上在一條直線上些點(diǎn)基本上在一條直線上。 不同不同vc時(shí)的刀具磨損曲線時(shí)的刀具磨損曲線 雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的

24、雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的vc-T曲線曲線 此直線方程為此直線方程為 0c0clogloglogCTvCTmvm式中式中: : v vc c切削速度切削速度(m(mmin)min)； T T刀具耐用度刀具耐用度(min)(min)； m m指數(shù)；表示指數(shù)；表示v vc c對(duì)對(duì)T T的影響程度，的影響程度，m mtgtg直線斜率。直線斜率。 C C0 0系數(shù)，系數(shù)， 與刀具、與刀具、 工件材料、工件材料、 切削條件有關(guān)。切削條件有關(guān)。 上式是重要的刀具耐用度公式。指數(shù)上式是重要的刀具耐用度公式。指數(shù)m m為為v vc c、T T雙對(duì)數(shù)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中直線斜率，耐熱性差時(shí)坐標(biāo)系中直線斜率，耐熱性差時(shí)m m值小，

25、值小，m m愈小，表示愈小，表示v vc c對(duì)對(duì)T T的影響愈大的影響愈大。一般高速鋼刀具。一般高速鋼刀具m m0.10.10.1250.125， 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金刀具刀具m m0.20.20.30.3，陶瓷刀，陶瓷刀m m0.40.4。表明耐熱性高的刀具。表明耐熱性高的刀具材料在高速時(shí)仍然有較高的耐用度。材料在高速時(shí)仍然有較高的耐用度。 不同刀具材料的耐用度比較硬質(zhì)合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速鋼刀具耐用度T（min）1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60800600500400300200100806050切削速度v（m/min）2 2、進(jìn)給量、進(jìn)給

26、量f f、背吃刀量、背吃刀量a ap p與刀具耐用度與刀具耐用度T T的關(guān)系的關(guān)系用同樣的方法可求出用同樣的方法可求出 2p121CTaCfTmm21/1/1/1cmpmmTafvCT 令令 21111mZmYmX、， 則則 ZpYXTafvCTc式中式中: : T T耐用度系數(shù)，與刀具、工件材料、切削條耐用度系數(shù)，與刀具、工件材料、切削條件有關(guān)；件有關(guān)； X X、Y Y、Z Z指數(shù)，分別表示指數(shù)，分別表示v vc c、f f、a ap p對(duì)對(duì)T T的影響程度。的影響程度。 用用YT15YT15硬質(zhì)合金車刀切削硬質(zhì)合金車刀切削b b=0.637GPa=0.637GPa的碳鋼時(shí)的碳鋼時(shí)（f f0

27、.70mm/r0.70mm/r），）， 切削用量與切削用量與T T的關(guān)系為的關(guān)系為 75. 025. 2551053pcafvT（2-42） 由此看出，由此看出，v vc c對(duì)對(duì)T T的影響最大，的影響最大，f f次之，次之，a ap p最小。最小。與三者對(duì)與三者對(duì)溫度的影響順序完全一致，溫度的影響順序完全一致， 反映了切削溫度對(duì)刀具耐用度有反映了切削溫度對(duì)刀具耐用度有著重要的影響。著重要的影響。 應(yīng)注意的是，上述關(guān)系是在一定條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出的。應(yīng)注意的是，上述關(guān)系是在一定條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出的。 如果切削條件改變，各因素對(duì)刀具耐用度的影響就不同，各如果切削條件改變，各因素對(duì)刀具耐用度的影響就

28、不同，各指數(shù)、指數(shù)、 系數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生變化。系數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生變化。 刀具耐用度符合刀具耐用度符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)數(shù)正態(tài)分布 刀具耐用度的試驗(yàn)方法：刀具耐用度的試驗(yàn)方法：外圓車削試驗(yàn)，端面外圓車削試驗(yàn)，端面車削法，放射性同位素法車削法，放射性同位素法。式中：式中： t tm m 工序的切削時(shí)間，也稱基本工時(shí)；工序的切削時(shí)間，也稱基本工時(shí)； t tctct 換刀一次所消耗的時(shí)間，（卸刀、裝刀、對(duì)刀）；換刀一次所消耗的時(shí)間，（卸刀、裝刀、對(duì)刀）； t totot除換刀時(shí)間外的其它輔助時(shí)間；除換刀時(shí)間外的其它輔助時(shí)間； T T刀具壽命；刀具壽命； t tm m/T/T 換刀次數(shù)。換刀次數(shù)。是以單位時(shí)間生

29、產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工每個(gè)零件所消耗的是以單位時(shí)間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工每個(gè)零件所消耗的生產(chǎn)時(shí)間為最少來(lái)衡量的。使工序時(shí)間最短的刀具壽命。生產(chǎn)時(shí)間為最少來(lái)衡量的。使工序時(shí)間最短的刀具壽命。 以車削為例，單件工序的工時(shí)以車削為例，單件工序的工時(shí)t tw w為：為：一、最高生產(chǎn)率耐用度一、最高生產(chǎn)率耐用度6.5 6.5 合理耐用度的選用原則合理耐用度的選用原則otmctmwtTtttt(6-1)將上式代入式（將上式代入式（6-16-1），對(duì)），對(duì)T T求導(dǎo)，并令其為求導(dǎo)，并令其為0 0，可得到，可得到最最高生產(chǎn)率耐用度高生產(chǎn)率耐用度為：為：f，ap選定后，有：選定后，有：0CvTmmpwwpwwpw

30、wmTfaCLdfvaLdfanLt010001000mmATt pctTtmmT 1式中式中 C C 工序成本工序成本； M M 機(jī)時(shí)費(fèi)；機(jī)時(shí)費(fèi)； C Ct t 刀具費(fèi)用；刀具費(fèi)用； t tm m ，t tctct ，T T 含義同前含義同前是使每件產(chǎn)品（或工序）的加工費(fèi)用最低為原則的刀具耐用是使每件產(chǎn)品（或工序）的加工費(fèi)用最低為原則的刀具耐用度。仍以車削為例，工序成本為：度。仍以車削為例，工序成本為：仍令仍令f f，a ap p為常數(shù)，采用相同方為常數(shù)，采用相同方法，可得到法，可得到最低成本耐用度最低成本耐用度T Tc c為為tmM刀具費(fèi)用taMC刀具耐用度 Tc成本 二、最低成本耐用度（

31、經(jīng)濟(jì)耐用度）二、最低成本耐用度（經(jīng)濟(jì)耐用度）MtCTtMTttMtCcttmmctmctctTMctmmT11 1、根據(jù)刀具的、根據(jù)刀具的復(fù)雜程度、制造和磨刀成本復(fù)雜程度、制造和磨刀成本選擇；選擇；2 2、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀和陶瓷刀具機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀和陶瓷刀具，耐用度可選的，耐用度可選的低些低些；3 3、多刀機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)床、自動(dòng)線上的刀具多刀機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)床、自動(dòng)線上的刀具，耐用度應(yīng)選的耐用度應(yīng)選的高些高些；4 4、對(duì)薄弱的關(guān)鍵工序，為了平衡整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，應(yīng)選用較、對(duì)薄弱的關(guān)鍵工序，為了平衡整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，應(yīng)選用較低的耐用度；低的耐用度；5 5、大件精加工時(shí)大件精加工時(shí)，為了避免

32、在加工同一表面時(shí)中途換刀，為了避免在加工同一表面時(shí)中途換刀，耐用度應(yīng)選的耐用度應(yīng)選的高些高些；6 6、生產(chǎn)線上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個(gè)班或兩個(gè)班，以便、生產(chǎn)線上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個(gè)班或兩個(gè)班，以便在換班時(shí)換刀。在換班時(shí)換刀。 刀具破損也是刀具損壞的主要形式之一。刀具破損多發(fā)生在脆刀具破損也是刀具損壞的主要形式之一。刀具破損多發(fā)生在脆性較大的刀具材料進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)，或者加工高硬度材料時(shí)。性較大的刀具材料進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)，或者加工高硬度材料時(shí)。破損形式：破損形式：脆性破損：脆性破損：硬質(zhì)合金和陶瓷刀具切削時(shí)，在機(jī)械和熱沖擊作硬質(zhì)合金和陶瓷刀具切削時(shí)，在機(jī)械和熱沖擊作用下，前、后刀面尚未發(fā)生明顯的

33、磨損前，就在切削刃處出現(xiàn)用下，前、后刀面尚未發(fā)生明顯的磨損前，就在切削刃處出現(xiàn)崩刃、碎斷、剝落、裂紋等。崩刃、碎斷、剝落、裂紋等。塑性破損：塑性破損：切削時(shí)，由于高溫、高壓作用，有時(shí)在前、切削時(shí)，由于高溫、高壓作用，有時(shí)在前、 后后刀面和切屑、工件的接觸層上，刀面和切屑、工件的接觸層上， 刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)而失去切削能力。而失去切削能力。6.6 6.6 刀具的破損刀具的破損1 1、崩刃。、崩刃。在切削刃上產(chǎn)生的小缺口。缺口尺寸與進(jìn)給量相在切削刃上產(chǎn)生的小缺口。缺口尺寸與進(jìn)給量相當(dāng)或者稍大一些。切削刃修磨后還能繼續(xù)進(jìn)行切削。當(dāng)或者稍大一些。切削刃修磨后還能繼續(xù)進(jìn)行切

34、削。 屬于早期破損。陶瓷刀具、硬質(zhì)合金刀具（低速斷續(xù)切屬于早期破損。陶瓷刀具、硬質(zhì)合金刀具（低速斷續(xù)切削）削）2 2、碎斷。（打刀）、碎斷。（打刀）在切削刃上發(fā)生小塊破裂在切削刃上發(fā)生小塊破裂（重磨修復(fù)后（重磨修復(fù)后可用）可用）或大塊斷裂（或大塊斷裂（不能修磨后再用不能修磨后再用），刀具不能繼續(xù)正常），刀具不能繼續(xù)正常切削。切削。3 3、剝落。、剝落。指經(jīng)常連同切削刃一起在前刀面、后刀面上剝下指經(jīng)常連同切削刃一起在前刀面、后刀面上剝下一層碎片，有時(shí)也在離切削刃稍遠(yuǎn)處剝落。這種早期破損一層碎片，有時(shí)也在離切削刃稍遠(yuǎn)處剝落。這種早期破損現(xiàn)象多發(fā)生在斷續(xù)切削、且在有切屑粘結(jié)在前面上在切入現(xiàn)象多發(fā)生在

35、斷續(xù)切削、且在有切屑粘結(jié)在前面上在切入時(shí)。在積屑瘤脫落時(shí)，更容易發(fā)生這種破損。時(shí)。在積屑瘤脫落時(shí)，更容易發(fā)生這種破損。4 4、裂紋破損。、裂紋破損。在長(zhǎng)時(shí)間斷續(xù)切削后，由于疲勞而引起裂紋在長(zhǎng)時(shí)間斷續(xù)切削后，由于疲勞而引起裂紋的一種破損。熱應(yīng)力引起垂直于或傾斜于切削刃的熱裂紋的一種破損。熱應(yīng)力引起垂直于或傾斜于切削刃的熱裂紋，機(jī)械應(yīng)力引起平行于切削刃或成網(wǎng)狀的機(jī)械疲勞裂紋。，機(jī)械應(yīng)力引起平行于切削刃或成網(wǎng)狀的機(jī)械疲勞裂紋。 這種這種裂紋裂紋不斷不斷擴(kuò)展、合并擴(kuò)展、合并，導(dǎo)致切削刃的，導(dǎo)致切削刃的破損或斷裂破損或斷裂。 切削時(shí)，由于高溫和高壓作用，使得前、后刀面的刀切削時(shí)，由于高溫和高壓作用，使得

36、前、后刀面的刀具材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力，稱為具材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力，稱為塑性破損塑性破損。 過(guò)程：過(guò)程：刀刃變鈍圓刀具材料向后刀面流動(dòng)后角變刀刃變鈍圓刀具材料向后刀面流動(dòng)后角變化（部分為化（部分為0 0）接觸面增大切削力增大刀具材料繼）接觸面增大切削力增大刀具材料繼續(xù)向后刀面流動(dòng)部分刀具材料被工件帶走。續(xù)向后刀面流動(dòng)部分刀具材料被工件帶走。 塑性破損的條件是塑性破損的條件是高溫下刀具材料的硬度小于工件材高溫下刀具材料的硬度小于工件材料的硬度料的硬度。刀具材料與工件材料硬度。刀具材料與工件材料硬度比值越高比值越高，越不容易越不容易發(fā)生塑性破損。發(fā)生塑性破損。鉆頭破損 檢測(cè)器聲發(fā)

37、射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺(tái)聲發(fā)射傳感器破損信號(hào)1 1、刀具破損的主要原因是、刀具破損的主要原因是沖擊、機(jī)械疲勞和熱疲勞沖擊、機(jī)械疲勞和熱疲勞。（早。（早期破損主要是機(jī)械沖擊，熱應(yīng)力影響??；后期破損主要是期破損主要是機(jī)械沖擊，熱應(yīng)力影響小；后期破損主要是在機(jī)械和熱沖擊作用下，刀具內(nèi)裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展所致。）在機(jī)械和熱沖擊作用下，刀具內(nèi)裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展所致。）2 2、刀具材料的特性、刀具材料的特性（硬度高、脆性大，組織不均勻等）（硬度高、脆性大，組織不均勻等）也也是引起刀具破損的原因。是引起刀具破損的原因。機(jī)械應(yīng)力：機(jī)械應(yīng)力：正前角時(shí)正前角時(shí)（前刀面一定區(qū)域內(nèi)受拉應(yīng)力，后刀面區(qū)受壓應(yīng)（前刀面一定區(qū)域內(nèi)受拉應(yīng)力，后刀面區(qū)受壓應(yīng)力，前刀面上離刀刃力，前刀面上離刀刃2 22.52.5倍刀屑接觸長(zhǎng)度附近拉應(yīng)力倍刀屑接觸長(zhǎng)度附近拉應(yīng)力最大）；最大）；小前角或負(fù)前角時(shí)小前角或負(fù)前角時(shí)（拉應(yīng)力區(qū)減小或者全部成為（拉應(yīng)力區(qū)減小或者全部成為壓應(yīng)力，能提高抗破損能力。）壓應(yīng)力，能提高抗破損能力。）熱應(yīng)力：熱應(yīng)力：斷續(xù)切削時(shí)，