金属切削原理课件 第6章 刀具磨损、破损和刀具耐用度

金属切削原理,机电工程学院.材料成型教研室 主讲：梁炜 2014,第六章 刀具磨损与破损,现象,刀具失效形式磨损（正常磨损）逐渐 连续破损（突然破坏）脆性破损 崩碎 带有随机性塑性破损 卷刃刀具磨损特点 高温、高压、机械作用和化学作用,§6.1 刀具磨损形态,一、前刀面磨损,以月牙洼深度KT表示 较大切削厚度（0.5mm）切削塑性材料时易发生,二、后刀面磨损,分三个区域C 靠近刀尖 磨损较宽 VC表示B 后刀面中部 磨损均匀 VB表示N 近待加工表面 边界磨损 VN表示VB：平均磨损带宽度 Vbmax：最大磨损带宽度切削脆性金属、 较小hD（0.1mm）切削塑性金属时发生,三、边界磨损,S上近待加工表面处 S'上近刀尖处 原因： 应力梯度大 温度梯度大 切应力 加工硬化作用 ap减小到发生打滑 铸锻件外皮,§6.2 刀具磨损的原因,一、机械磨损（硬质点磨损）,工具钢磨损大 硬质合金磨损小 低速下工具钢刀具磨损的主要原因 磨损量与切削行程成正比,1机械磨损 2粘结黏结磨损 3扩散磨损 4热化学磨损,二、粘结磨损,HSS 抗剪抗拉强度大，粘结磨损小 Y 抗剪抗拉强度小，粘结磨损大（晶粒越细，抗粘结磨损越强） 低中速下Y刀具的主要磨损原因,1机械磨损 2粘结黏结磨损 3扩散磨损 4热化学磨损,三、扩散磨损,中高速条件下Y刀具磨损的主要原因 抗扩散能力YTYG 通过粘结磨损起作用,1机械磨损 2粘结黏结磨损 3扩散磨损 4热化学磨损,四、化学磨损,刀具与介质形成弱化相,1机械磨损 2粘结黏结磨损 3扩散磨损 4热化学磨损,五、热电磨损,热电偶热电动势热电流促进扩散通过扩散磨损起作用,1机械磨损 2粘结黏结磨损 3扩散磨损 4热化学磨损,§6.3 磨损过程及磨钝标准,一、刀具磨损过程,1、初期磨损阶段 VB0.050.1mm 2、正常磨损阶段 3、急剧磨损阶段,二、磨钝标准（磨损限度）,允许的最大磨损量（ap一半处） 后刀面VB 易测量 对切削力、加工精度影响大 精加工使用NB,§6.4 刀具耐用度实验公式,一、刀具耐用度的定义,刃磨后的刀具从开始使用到达到磨钝标准为止所使用的纯切削时间 T（min）表示 也可用行程表示 刀具寿命重磨次数T,二、刀具耐用度的实验公式（泰勒公式）,刀具耐用度方程 1、vT关系（不考虑积屑瘤影响） v·TmC0 C0：系数 与刀具材料、切削条件有关 m：v对T的影响系数 与刀具材料无关,mv对T的影响 m刀具耐热性好，适于高速切削m值 HSS：0.10.125 Y：0.20.3 Al2O3：0.4,加工镍铬钼钢时不同刀具材料的耐用度比较,2、fT关系 f·Tm1C1 3、apT关系 ap·Tm2C2 4、刀具耐用度方程 TCT/vx·fy·apz x1/m y1/m1 z1/m2 xyz 则vfap vTCv/T(1/x)·f(y/x)·ap(z/x) vT：T下所允许的v,三、影响耐用度的因素,1、切削用量 v、f、apT 影响程度vfap 2、刀具几何参数 oT rT 适当r'、rT 3、工件材料 b、HB、导热系数T 4、刀具材料 高温硬度、耐热性T,§6.5 耐用度的合理选择,一、最高生产率耐用度Tp,TTp 切削用量减小 TTp 换刀时间增加 Tp(1-m)·tct/m tct：一次换刀时间,二、最低成本耐用度Tc,TTc 切削用量减小，机床消耗增加 TTc 刀具磨损增加 TpTc,选用,一般选用Tc，特殊情况选Tp 换磨刀成本T 复杂精密刀具T 全厂开支平摊工序T tctT 大件精加工，避免中途换刀 T,常用刀具合理耐用度参考值,§6.6 刀具的破损,一、类型,脆性破损崩刃碎断 剥落裂纹扩展,塑性破损 卷刃 刀面隆起早期破损 后期破损,