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1、数控机床刀具切削热和刀具寿命1 切削热和切削温度1.1.切削热的来源与传出切削热的来源与传出图图3-29切削热的来源与传出切削热的来源与传出2切削热和切削温度1.1.切削热的来源与传出切削热的来源与传出式中式中Q单位时间产生的热量，单位：单位时间产生的热量，单位：J/s；Fc切削力，单位：切削力，单位：N；vc切削速度单位：切削速度单位：m/s。3 切削热和切削温度1.1.切削热的来源与传出切削热的来源与传出不同切削速度下的热量传出比例不同切削速度下的热量传出比例4 切削热和切削温度1.1.切削热的来源与传出切削热的来源与传出加工方法加工方法切屑切屑工件工件刀具刀具车削车削5080%1040%
2、5%铣削铣削70%50%15%磨削磨削4%80%12%5 切削热和切削温度2. 2. 切削温度的分布切削温度的分布a）法平面内的切削温度分布法平面内的切削温度分布b）刀具前面上的切削温度分布）刀具前面上的切削温度分布切削温度的分布切削温度的分布6 切削热和切削温度3.3.影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素(1)(1)工件材料工件材料工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增
3、多，切削区的平均温度降低。切削热相应增多，切削区的平均温度降低。例如，合金结构钢的强度普遍高于例如，合金结构钢的强度普遍高于4545钢，而导钢，而导热系数又一般均低于热系数又一般均低于4545钢，所以切削合金结构钢钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削的切削温度高于切削4545钢的切削温度。钢的切削温度。73.3.影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素(2)(2)切削用量切削用量 在切削用量中，在切削用量中，切削速度对切削温度的影响最切削速度对切削温度的影响最大。大。83.3.影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素(2)(2)切削用量切削用量 93.3.影响切削温度的主要因素影响
4、切削温度的主要因素 综上所述，切削用量对切削温度的影响综上所述，切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃刀量最小。刀量最小。 因此，若要切除给定的余量，又要求切因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在选择切削用量时，应优先削温度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。的进给量，最后再选择合理的切削速度。 上述切削用量选择原则是从最低切削温上述切削用量选择原则是从最低切削温度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规度出发考虑的，
5、这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。程时，确定切削用量的原则。 103.3.影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素(3)(3)刀具几何参数刀具几何参数1 1）前角前角2 2）主偏角主偏角113.3.影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素(4)(4)切削液切削液12刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命 刀具失效刀具失效 刀具磨损刀具磨损刀具破损刀具破损13刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命1. 1. 刀具磨损的形式刀具磨损的形式车刀典型磨损形式示意图车刀典型磨损形式示意图14刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因(1) (1) 擦伤磨
6、损擦伤磨损 （任何切削温度）（任何切削温度）(2) (2) 粘结磨损粘结磨损 (3) (3) 扩散磨损扩散磨损 （高速切削）（高速切削）(4) (4) 氧化磨损氧化磨损 （高速切削）（高速切削）15刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命2.2.刀具磨损的原因刀具磨损的原因(1) (1) 擦伤磨损擦伤磨损 (2) (2) 粘结磨损粘结磨损 (3) (3) 扩散磨损扩散磨损(4) (4) 氧化磨损氧化磨损 切削温度对磨损影响的示意图切削温度对磨损影响的示意图擦伤磨损擦伤磨损粘结磨损粘结磨损扩散磨损扩散磨损 氧化磨损氧化磨损16刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命3.3.刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损
7、过程及磨钝标准(1)(1)刀具的磨损过程刀具的磨损过程 图图3-38硬质合金车刀的典型磨损曲线硬质合金车刀的典型磨损曲线YD05-30CrMnSiA；gogo=4=4，a ao=8=8，k kr= =45，l ls= =-4；vc=150m/min，f=0.2mm.r，asp=0.5mm17刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命3.3.刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程及磨钝标准(2)(2)刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准 刀刀具具允允许许达达到到的的最最大大的的磨磨损损量量，称称为为“磨钝标准磨钝标准”。 对对于于一一般般刀刀具具，常常以以后后面面磨磨损损带带高高度度VBVB的的允允许许极极限限值
8、值作作为为磨磨钝钝标标准准，定定尺尺寸寸刀刀具具和和自自动动化化生生产产中中的的精精加加工工刀刀具具，常常以以径径向向磨损量磨损量NBNB的允许值的允许值作为磨钝标准。作为磨钝标准。 18刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命3.3.刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程及磨钝标准(2)(2)刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准 图图3-39车刀的径向磨损车刀的径向磨损19（2 2）刀具的磨钝标准）刀具的磨钝标准1 1） 精加工精加工VBVB0.1 mm0.1 mm0.3mm0.3mm；粗加工粗加工VBVB0.6 mm0.6 mm0.8mm0.8mm。2 2）工工艺艺系系统统刚刚性性较较差差时时，应应规规定
9、定较较小小的的磨磨钝钝标准；标准；3 3）粗粗车车钢钢件件，特特别别是是粗粗车车合合金金钢钢和和高高温温合合金金时，磨钝标准要比粗车铸铁时取得小些。时，磨钝标准要比粗车铸铁时取得小些。4 4） 加加工工同同一一种种工工件件材材料料时时，硬硬质质合合金金刀刀具具的的磨钝标准要比高速钢刀具取得小些。磨钝标准要比高速钢刀具取得小些。 20刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命4.4.刀具寿命刀具寿命(1) (1) 定义定义 刃刃磨磨或或换换刃刃后后的的刀刀具具，自自开开始始切切削削直直到到磨磨损损量量达达到到磨磨钝钝标标准准为为止止的的切切削削时时间间，称称为为刀刀具寿命，符号用具寿命，符号用T T，
10、单位用，单位用minmin或或s s。 21刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命4.4.刀具寿命刀具寿命(2) (2) 刀具寿命与切削用量的关系刀具寿命与切削用量的关系 式中，Cv、CT是与切削条件有关的常数；m、n、p为指数其值为： 22刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命4.4.刀具寿命刀具寿命(2) (2) 刀具寿命与切削用量的关系刀具寿命与切削用量的关系 例例如如，当当用用硬硬质质合合金金车车刀刀车车削削s sb=0.65GPa的的中中碳碳钢钢时时，切切削用量与刀具寿命的关系为：削用量与刀具寿命的关系为：23刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命4.4.刀具寿命刀具寿命(2) (2) 刀
11、具寿命与切削用量的关系刀具寿命与切削用量的关系 切切削削用用量量对对刀刀具具寿寿命命T T的的影影响响程程度度与与切切削削用用量量对对切切削削温温度度的的影影响响程程度度是是一一致致的的，切切削削速速度度对对刀刀具具寿寿命命的的影影响响最最大大，其其次次是是进进给给量量，背背吃吃刀刀量的影响很小。量的影响很小。 24刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命4.4.刀具寿命刀具寿命(2) (2) 刀具寿命与切削用量的关系刀具寿命与切削用量的关系制制订订工工艺艺规规程程时时，如如果果既既要要保保证证较较长长的的刀刀具具寿寿命命，又又要要追追求求较较高高的的切切削削效效益益，那那么么，确确定定切切削削用用量量就就应应该该遵遵循循下下列列原原则则：采采用用尽尽可可能能大大的的背背吃吃刀刀量量，采采用用能能满满足足已已加加工工表表面面粗粗糙糙度度要要求求的的尽尽可可能能大大的的进进给给量量，再再根根据据所所确确定定的的刀刀具具寿寿命命值值，按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。25
