4刀锯2磨损与使用寿命.ppt

3.4 3.4 刀具磨损、破损及使用寿命刀具磨损、破损及使用寿命刀具失效形式：刀具失效形式：磨损磨损 （正常工作时逐渐产生的损耗）（正常工作时逐渐产生的损耗） 破损破损 （突发的破坏，随机的）（突发的破坏，随机的）一、刀具的磨损形式一、刀具的磨损形式（一）前刀面磨损（一）前刀面磨损 切塑性材料，切塑性材料，v 和和ac较大时，较大时， 在前刀面上形成在前刀面上形成月牙洼磨损，月牙洼磨损， 以最大深度以最大深度KT 表示表示（二）后刀面磨损（二）后刀面磨损 切铸铁或切铸铁或v 和和ac较小切塑性较小切塑性 材料时，主要发生这种磨损材料时，主要发生这种磨损后刀面后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处表示；边界处磨损严重，以磨损严重，以VN表示三）边界磨损（三）边界磨损 切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接 触处磨出沟纹，称为边界磨损。

边界处的加工硬化层、硬触处磨出沟纹，称为边界磨损边界处的加工硬化层、硬 质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成二、刀具磨损的原因二、刀具磨损的原因（一）磨料磨损（一）磨料磨损 切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对 刀具表面刻划作用造成的机械磨损刀具表面刻划作用造成的机械磨损 低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因(HSS刀刀)二）粘结磨损（二）粘结磨损 刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原 子间结合而产生粘结现象，又称为子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊冷焊相对运动使粘相对运动使粘 接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损 中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬 度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。

度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重（三）扩散磨损（三）扩散磨损 刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素 在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损 切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快；切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快； 高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因四）化学磨损（四）化学磨损 一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起 化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损 化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削 条件下五）热电磨损（五）热电磨损 切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损。

三、刀具磨损过程及磨钝标准三、刀具磨损过程及磨钝标准（一）刀具磨损过程（一）刀具磨损过程 1. 1. 初期磨损阶段初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关与刀具刃磨质量有关 2. 2. 正常磨损阶段正常磨损阶段 VBVB与切削时间近似正比与切削时间近似正比 斜率表示磨损强度斜率表示磨损强度 3. 3. 急剧磨损阶段急剧磨损阶段 切削力、温度急升，刀切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀具磨损加剧，之前换刀（二）刀具磨损标准（二）刀具磨损标准 刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度 称为磨钝标准称为磨钝标准 1. 小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝；小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝； 2. ISO标准规定以标准规定以1/2 ap处的处的VB值值作为刀具的磨钝标准；作为刀具的磨钝标准； 在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。

粗车碳素钢粗车碳素钢0.6～～0.8 粗车铸铁粗车铸铁0.8～～1.2 粗车合金钢粗车合金钢0.4～～0.5 精车碳钢精车碳钢0.1～～0.3 系统刚性大、系统刚性大、HSS ，， VB值较大；值较大； 系统刚性小、系统刚性小、Y合金，合金，VB值较小值较小 3. 自动化精加工刀具，以径向磨损量自动化精加工刀具，以径向磨损量NB作为磨钝标准作为磨钝标准四、刀具使用寿命及其与切削用量的关系四、刀具使用寿命及其与切削用量的关系（一）刀具使用寿命（一）刀具使用寿命T刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间 刀具总使用寿命：刀具总使用寿命：刀具从开始使用到报废为止的总切削时间刀具从开始使用到报废为止的总切削时间 刀具总使用寿命＝刀具使用寿命刀具总使用寿命＝刀具使用寿命×刃磨次数刃磨次数（二）刀具使用寿命与切削速度的关系（二）刀具使用寿命与切削速度的关系 工件、刀具材料和刀具几何形状确定后，工件、刀具材料和刀具几何形状确定后，v 对对T 影响最大。

影响最大 通过实验得经验公式：通过实验得经验公式： v T m =C0 指数指数m 表示表示v 对对 T 的的影响程度，影响程度，Y合金合金 , m =0.2~0.4 ; HSS , m = 0.1~0.125m 越小，则越小，则v 对对 T 的影响越大的影响越大 系数系数C0 ，，与刀具、工件材料和切削条件有关与刀具、工件材料和切削条件有关（三）刀具使用寿命与切削用量的关系（三）刀具使用寿命与切削用量的关系 经过实验得类似关系式：经过实验得类似关系式： f T n =C1 ap T p =C2 综合可得到综合可得到切削用量与刀具使用寿命的关系式：切削用量与刀具使用寿命的关系式：T = CT v1/m f 1/n ap1/p令令x =1/m，，y =1/n，，z =1/p，，则则 T = CT v x f y apz用用YT5车削车削σb=0.637GPa碳钢时，碳钢时， T = CT v 5 f 2.25 ap0.75由由上式看出，上式看出，切削用量切削用量↑，， T ↓，，其中速度其中速度v 对对T 影响最大，影响最大，进给量进给量f 次之，背吃刀量次之，背吃刀量ap影响最小，与对温度影响最小，与对温度θ影响一致。

影响一致切削热和切削温度切削热和切削温度。