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1、第六章第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度刀具磨损、破损和刀具耐用度 1 1、前刀面磨损、前刀面磨损( (月牙洼月牙洼磨损磨损) )切削塑性材料且切削塑性材料且a ac c0.5 mm0.5 mm时，切屑与前刀面在高温、时，切屑与前刀面在高温、高压下相互接触，产生剧烈摩擦，以形成月牙洼磨损为高压下相互接触，产生剧烈摩擦，以形成月牙洼磨损为主，主，其值以最大深度其值以最大深度KTKT表示表示。 形成条件形成条件：加工塑性材料，：加工塑性材料，v v大，大，a ac c大大; ; 影响：影响：削弱刀刃强度，降低加工质量削弱刀刃强度，降低加工质量。 6.1 6.1 刀具磨损形态刀具磨损形态 刀具的失效
2、形式：刀具的失效形式：刀具的失效形式：刀具的失效形式：正常磨损和破损正常磨损和破损(a)(a)刀具磨损形式刀具磨损形式 (b)(b)边界磨损发生的地方边界磨损发生的地方 (c)(c)测量磨损的地方测量磨损的地方 2 2、后刀面磨损、后刀面磨损切切削削脆脆性性材材料料或或a ac c0.1 0.1 mmmm的的塑塑性性材材料料时时，切切屑屑与与前前刀刀面面的的接接触触长长度度较较短短，其其上上的的压压力力与与摩摩擦擦均均不不大大，而而相相对对的的刀刀刃刃钝钝圆圆使使后后刀刀面面与与工工件件表表面面的的接接触触压压力力却却较较大大，磨磨损损主要发生在后刀面。主要发生在后刀面。其值以磨损带宽度其值以
3、磨损带宽度VBVB表示表示。 形式：形式：后角后角=0=0的磨损面（的磨损面（VBVB：平均磨损宽度，平均磨损宽度，VBVBmaxmax ：最大磨最大磨损宽度）损宽度）形成条件：形成条件：加工塑性材料加工塑性材料, , v v 较小较小, , a ac c 较小；加工脆性材料较小；加工脆性材料影响：影响：切削力切削力, , 切削温度切削温度, , 产生振动，降低加工质量产生振动，降低加工质量3 3、边界磨损、边界磨损（前、后刀面磨损）前、后刀面磨损）前、后刀面磨损）前、后刀面磨损）切切削削塑塑性性材材料料且且a ac c0.10.10.5 0.5 mmmm时时，兼兼有有前前两两种种磨磨损损的的
4、形形式式；加加工工铸铸、锻锻件件，主主切切削削刃刃靠靠近近工工件件外外皮皮处处及及副副切切削削刃刃靠靠近近刀刀尖尖处处，因因为为a ac c减减小小、切切削削刃刃打打滑滑，所所以以磨磨出出较深的沟纹。较深的沟纹。磨磨损损形形式式随随切切削削条条件件的的改改变变可可以以互互相相转转化化。在在大大多多数数情情况况下下，后后刀刀面面都都有有磨磨损损，且且VBVB直直接接影影响响加加工工精精度度，加加之之便于测量，便于测量， 所以常以所以常以VBVB表示刀具磨损程度表示刀具磨损程度。 刀具磨损与一般机械零件不同刀具磨损与一般机械零件不同: :(1)(1)刀刀具具与与切切屑屑、工工件件间间的的接接接接触
5、触表表面面经经常常是是化化学学活活性性很很高的新鲜表面高的新鲜表面，不存在氧化膜等污染；，不存在氧化膜等污染；(2)(2)前前后后刀刀面面的的接接触触压压力力非非常常大大，有有时时超超过过被被切切材材料料的的屈屈服强度；服强度；(3)(3)刀刀屑屑、刀刀具具工工件件接接触触表表面面的的温温度度很很高高，硬硬质质合合金金刀刀具具加加工工钢钢料料时时达达80080010001000度度，高高速速钢钢刀刀具具加加工工钢钢料料时时达达300300600600度。度。 正正常常磨磨损损的的原原因因主主要要是是机机械械、热热和和化化学学三三种种作作用用的的综综合结果。合结果。6.2 6.2 刀具磨损的原因
6、刀具磨损的原因1 1、硬质点磨损、硬质点磨损切屑底层和切削表面材料中含有切屑底层和切削表面材料中含有硬元素硬元素粘附着积屑瘤的锻造碎片粘附着积屑瘤的锻造碎片锻造表皮和铸件表面上残留的夹砂锻造表皮和铸件表面上残留的夹砂 硬质点磨损是拉刀、板牙等硬质点磨损是拉刀、板牙等高速钢制造的低速切削刀高速钢制造的低速切削刀具具磨损的主要原因，磨损的主要原因，硬质合金刀具硬质合金刀具发生硬质点磨损的情发生硬质点磨损的情况况较少较少。2 2、粘结磨损、粘结磨损 粘结是指刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生粘结是指刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生的的结合现象结合现象。两摩擦表面的粘结点因相对运动，晶粒或。
7、两摩擦表面的粘结点因相对运动，晶粒或晶粒群受剪或受拉被对方带走，是造成粘结磨损的原因。晶粒群受剪或受拉被对方带走，是造成粘结磨损的原因。 由于刀具材料有组织不均匀、存在内应力、微裂纹由于刀具材料有组织不均匀、存在内应力、微裂纹及空隙、局部软点等缺陷，所以刀具表面常发生破裂而及空隙、局部软点等缺陷，所以刀具表面常发生破裂而被切屑或工件带走，形成粘结磨损，在前刀面上形成不被切屑或工件带走，形成粘结磨损，在前刀面上形成不规则的凹坑。规则的凹坑。 高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和和金刚金刚石刀具石刀具都会因粘结而发生磨损。都会因粘结而发生磨损。粘粘结结磨磨
8、损损程程度度主主要要取取决决于于刀刀具具材材料料和和工工件件材材料料在在不不同同温度下的相互亲和能力温度下的相互亲和能力。（粘结强度系数。（粘结强度系数K K0 0） 硬质合金硬质合金晶粒越小晶粒越小，磨损，磨损越慢越慢； 刀刀具具与与工工件件的的硬硬度度比比，刀刀具具表表面面形形状状和和组组织织，切切削削条条件和工艺系统刚件和工艺系统刚度等都影响粘结磨损的速度。度等都影响粘结磨损的速度。 切切削削钢钢料料应应用用YTYT类类硬硬质质合合金金。（但但不不锈锈钢钢和和高高温温合合金金不宜用不宜用YTYT类硬质合金）类硬质合金）减小粘结磨损的途径：减小粘结磨损的途径： 1 1、硬质合金的晶粒加以细
9、化，硬质合金表面涂覆、硬质合金的晶粒加以细化，硬质合金表面涂覆TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等等; ; 2 2、高速钢刀具表面要进行表面处理使表面形成一层、高速钢刀具表面要进行表面处理使表面形成一层抗粘结的减磨层或高硬度的抗磨层，如氧氮化处理；抗粘结的减磨层或高硬度的抗磨层，如氧氮化处理； 3 3、适当提高切削速度使运动平稳减小振动，避开积、适当提高切削速度使运动平稳减小振动，避开积屑瘤的不稳定区域；屑瘤的不稳定区域； 4 4、使用润滑性能良好的切削液等。、使用润滑性能良好的切削液等。3 3、扩散磨损、扩散磨损 刀具与工件、切屑的接触面，刀具与工件、切屑的接触面，在高温
10、下双方金属中的在高温下双方金属中的化学元素从高浓度处向低浓度处迁移，这种固态下元素相化学元素从高浓度处向低浓度处迁移，这种固态下元素相互迁移而造成的刀具磨损称为扩散磨损。互迁移而造成的刀具磨损称为扩散磨损。 高温下，刀具材料中的高温下，刀具材料中的W W、 CoCo、Ti Ti 、 C C等易扩散到工等易扩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等也会扩散到等也会扩散到刀具中来，刀具中来， 从而改变刀具材料中的化学成分，从而改变刀具材料中的化学成分， 使其硬度使其硬度下降，下降， 加速刀具磨损。加速刀具磨损。 与铁相互扩散强度的由大到小的顺序
11、为：与铁相互扩散强度的由大到小的顺序为： 金刚石碳化硅立方氮化硼氧化铝金刚石碳化硅立方氮化硼氧化铝 与钛合金相互扩散的由大到小的顺序为：与钛合金相互扩散的由大到小的顺序为： 氧化铝立方氮化硼碳化硅金刚石氧化铝立方氮化硼碳化硅金刚石4 4、化学磨损、化学磨损( (氧化磨损氧化磨损) ) 在在高高温温下下(700(700800)800)，刀刀具具材材料料与与某某些些周周围围介介质质起起化化学学作作用用，在在刀刀具具表表面面形形成成一一层层硬硬度度较较低低的的化化合合物物而而被被切切屑带走，这样形成的刀具磨损称为化学磨损。屑带走，这样形成的刀具磨损称为化学磨损。 空空气气中中的的氧氧易易与与硬硬质质
12、合合金金中中的的CoCo、WCWC、T Ti iC C发发生生氧氧化化作作用用，产产生生低低硬硬度度的的氧氧化化物物(Cr(Cr3 3O O4 4、TiOTiO2 2、WOWO3 3等等）被被切切屑屑和和工件带走，从而使刀具磨损。工件带走，从而使刀具磨损。 5 5、热电磨损、热电磨损 切切削削时时，刀刀具具与与工工件件构构成成一一自自然然热热电电偶偶， 产产生生热热电电势势，工工艺艺系系统统自自成成回回路路，热热电电流流在在刀刀具具和和工工件件中中通通过过，从从而促进扩散作用而加速刀具磨损，而促进扩散作用而加速刀具磨损，这称为热电磨损。这称为热电磨损。 硬质点磨损硬质点磨损 各种切速下均存在各
13、种切速下均存在 低速情况下刀具磨损的主要原因低速情况下刀具磨损的主要原因 粘结磨损（冷焊）粘结磨损（冷焊） 刀具材料与工件材料亲和力大刀具材料与工件材料亲和力大 刀具材料与工件材料硬度比小刀具材料与工件材料硬度比小 中等偏低切速中等偏低切速粘结磨损加剧粘结磨损加剧 扩散磨损扩散磨损 高温下发生高温下发生 氧化磨损氧化磨损 高温情况下，在切削刃工作边界发生高温情况下，在切削刃工作边界发生刀具磨损刀具磨损刀具磨损原因刀具磨损原因对对一一定定刀刀具具和和工工件件材材料料，起起主主导导作作用用的的是是切切削削温温度度，低低温温时时以以机机械械磨磨损损（硬硬质质点点磨磨损损）为为主主，高高温温时时以以热
14、热、化化学学磨磨损损（粘结、扩散、氧化磨损）（粘结、扩散、氧化磨损）为主；为主； 高速钢刀具高速钢刀具（硬质点磨损和粘结磨损）；（硬质点磨损和粘结磨损）； 硬质合金刀具硬质合金刀具（粘结磨损和扩散磨损）；（粘结磨损和扩散磨损）； 氧化铝陶瓷刀具氧化铝陶瓷刀具（机械磨损和粘结磨损）；（机械磨损和粘结磨损）； 立立方方氮氮化化硼硼刀刀具具的的扩扩散散磨磨损损很很小小，而而金金刚刚石石刀刀具具的的扩扩散磨损很大，散磨损很大，金刚石刀具不宜加工钢料。金刚石刀具不宜加工钢料。一、刀具的磨损过程一、刀具的磨损过程（1) 1) 初期磨损阶段初期磨损阶段。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，新刃磨的刀具，由于表面
15、粗糙不平，在在切切削削时时很很快快被被磨磨去去，故故磨磨损损较较快快。经经研研磨磨过过的的刀刀具具，初初期期的的磨损量较小。磨损量较小。 （2) 2) 正正常常磨磨损损阶阶段段。经经初初期期磨磨损损后后，刀刀具具表表面面已已经经被被磨磨平平， 压压强强减减小小，磨磨损损速速度度较较为为缓缓慢慢。 磨磨损损量量随随切切削削时时间间延延长长而而近近似似地成比例增加。地成比例增加。 反映刀具正常工作时的磨损率。反映刀具正常工作时的磨损率。6.3 6.3 刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程初期磨损后刀面磨损量VB正常磨损急剧磨损切削时间（3) 3) 急急剧剧磨磨损损阶阶段段。 当
16、当磨磨损损量量增增加加到到一一定定限限度度后后，机机械械摩摩擦擦加加剧剧，切切削削力力加加大大，切切削削温温度度升升高高，磨磨损损原原因因也也发发生生变变化化( (如如转转化化为为相相变变磨磨损损、扩扩散散磨磨损损等等) )，磨磨损损加加快快，已已加加工工表表面面质质量量明明显显恶恶化化，出出现现振振动动、 噪噪音音等等， 以以至至刀刀具具崩刃，崩刃， 失去切削能力。失去切削能力。 继继续续使使用用会会影影响响加加工工质质量量且且刀刀具具刃刃磨磨时时去去材材料料更更多多，成成本本更更大大。在在这这个个阶阶段段来来临临之之前前，要要及及时时换换刀刀或或更更换换新新切切削刃。削刃。二、刀具的磨钝标
17、准二、刀具的磨钝标准刀刀具具磨磨损损到到一一定定限限度度就就不不能能继继续续使使用用， 这这个个磨磨损损限限度称度称磨钝标准磨钝标准。 ISOISO统统一一规规定定，以以a ap p2 2处处主主后后刀刀面面上上测测定定的的磨磨损损带带宽度宽度VBVB作为刀具磨钝标准作为刀具磨钝标准。自自动动化化生生产产中中用用的的精精加加工工刀刀具具，常常以以沿沿工工件件径径向向的的刀刀具具磨磨损损量量作作为为衡衡量量刀刀具具的的磨磨钝钝标标准准，称称刀刀具具径径向向磨磨损损量量NBNB。 刀具的径向磨损量刀具的径向磨损量 磨钝标准，依加工条件不同而异。磨钝标准，依加工条件不同而异。 精精加加工工较较粗粗加
18、加工工为为小小；加加工工系系统统刚刚性性较较低低时时，应应考考虑虑在在磨磨钝钝标标准准内内是是否否发发生生振振动动；工工件件材材料料的的可可加加工工性性、刀刀具具制制造造、刃刃磨磨的的难难易易程程度度也也是是确确定定磨磨钝钝标标准准应应考考虑虑的的因素。因素。 VBVB值可从值可从切削用量手册切削用量手册中查得。一般为中查得。一般为0.30.30.6 mm0.6 mm。刀刀具具耐耐用用度度定定义义：刀刀具具由由刃刃磨磨后后开开始始切切削削，一一直直到到磨磨损损量量达达到到刀刀具具磨磨钝钝标标准准所所经经过过的的总总切切削削时时间间，称称为为刀刀具具耐耐用用度度， 以以T T表表示示，单单位位为
19、为分分钟钟（min)min)。精精加加工工也也可可用用加加工工零件数表示零件数表示。 用用途途：确确定定换换刀刀时时间间、衡衡量量工工件件材材料料切切削削加加工工性性和和刀刀具具材材料料性性能能优优劣劣、刀刀具具几几何何参参数数选选择择是是否否合合理理、切切削削用用量量选择是否合理等。选择是否合理等。6.4 6.4 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布刀刀具具寿寿命命定定义义：一一把把新新刀刀开开始始使使用用直直到到报报废废之之前前总总的切削时间。的切削时间。 它它包包含含着着刀刀具具用用钝钝后后的的多多次次刃刃磨磨。刀刀具具寿寿命命等等于于刀刀具具耐耐
20、用用度度乘乘以以刃刃磨磨次次数数（包包括括新新开开刀刀刃刃）。可可转转位位刀刀片片的寿命等于可使用的的寿命等于可使用的切削刃数乘以耐用度切削刃数乘以耐用度。 刀刀具具耐耐用用度度反反映映刀刀具具磨磨损损的的速速率率。凡凡是是影影响响切切削削温温度和刀具磨损的因素都影响刀具的耐用度。度和刀具磨损的因素都影响刀具的耐用度。 温度越高，耐用度越低。温度越高，耐用度越低。1 1、切削速度与刀具耐用度的关系、切削速度与刀具耐用度的关系稳稳定定其其它它切切削削条条件件，在在常常用用的的切切削削速速度度范范围围内内，取取不不同同的的切切削削速速度度v vc1c1、v vc2c2、v vc3c3，进进行行刀刀
21、具具磨磨损损实实验验，可可得得一一组组磨磨损损曲曲线线，根根据据规规定定的的VBVB值值，对对应应于于不不同同的的v vc c，就就有有相相应应的的T T，在在双双对对数数坐坐标标纸纸上上，定定出出( (v vc1c1、T T1 1) )、( (v vc2c2、T T2 2) )、( (v vc3c3、 T T3 3)各各点点。可可发发现现，在在一一定定切切削削速速度范围内，度范围内， 这些点基本上在一条直线上这些点基本上在一条直线上。 不同不同vc时的刀具磨损曲线时的刀具磨损曲线 双对数坐标上的双对数坐标上的vc-T曲线曲线 此直线方程为此直线方程为_ _（刀具耐用度公式）（刀具耐用度公式）
22、 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指数；表示指数；表示v vc c对对T T的影响程度，的影响程度，m mtgtg直线斜直线斜率率C C0 0系数，系数， 与刀具、与刀具、 工件材料、工件材料、 切削条件有关切削条件有关不同刀具材料的耐用度比较硬质合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速钢刀具耐用度T（min）1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 60800600500400300200100806050切削速度v（m/min）高速钢刀具高速钢刀具 m m0.10.10.1
23、250.125， 硬质合金刀具硬质合金刀具m m0.20.20.30.3，陶瓷刀具，陶瓷刀具 m m0.40.4。m愈小，表示愈小，表示vc对对T的影响愈大的影响愈大2 2、进给量、进给量f f、背吃刀量背吃刀量a ap p与刀具耐用度与刀具耐用度T T的关系的关系用同样的方法可求出用同样的方法可求出 令令 ， 则则 式中式中: : T T耐耐用用度度系系数数，与与刀刀具具、工工件件材材料料、切切削削条条件件有有关关X X、Y Y、Z Z-指数，分别表示指数，分别表示v vc c、f f、a ap p对对T T的影响程度的影响程度用用 YT15YT15硬硬 质质 合合 金金 车车 刀刀 切切
24、削削b b=0.637GPa=0.637GPa的的 碳碳 钢钢 时时（f f0.70mm/r0.70mm/r），）， 切削用量与切削用量与T T的关系为的关系为 v vc c对对T T的影响最大，的影响最大，f f次之，次之，a ap p最小。最小。与与对对温温度度的的影影响响顺顺序序完完全全一一致致，反反映映了了切切削削温温度度对对刀刀具具耐耐用度有着重要的影响。用度有着重要的影响。 刀具耐用度符合刀具耐用度符合对数正态分布对数正态分布刀具耐用度的试验方法：刀具耐用度的试验方法：外圆车削试验，端面外圆车削试验，端面车削法，放射性同位素法车削法，放射性同位素法。式中：式中： t tm m 工序
25、的切削时间，也称基本工时；工序的切削时间，也称基本工时； t tctct 换刀一次所消耗的时间，（卸刀、装刀、对刀）；换刀一次所消耗的时间，（卸刀、装刀、对刀）； t totot除换刀时间外的其它辅助时间；除换刀时间外的其它辅助时间； TT刀具寿命；刀具寿命； t tm m/T /T 换刀次数。换刀次数。 以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗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为最少来衡量。的生产时间为最少来衡量。使工序时间最短的刀具寿命使工序时间最短的刀具寿命。 以车削为例，单件工序的工时以车削为例，单件工序的工时t tw w为：为：一、最高生产率耐用度一、最高
26、生产率耐用度6.5 6.5 合理耐用度的选用原则合理耐用度的选用原则(6-1)将上式代入式（将上式代入式（6-16-1），对），对T T求导，并令其为求导，并令其为0 0，可得到，可得到最最高生产率耐用度高生产率耐用度为：为：f，ap选定后，有：选定后，有：式中式中 C C 工序成本工序成本； M M 机时费；机时费； C Ct t 刀具费用；刀具费用； t tm m ，t tctct ，T T 含义同前含义同前是使每件产品（或工序）的加工费用最低为原则的刀具耐是使每件产品（或工序）的加工费用最低为原则的刀具耐用度。仍以车削为例，工序成本为：用度。仍以车削为例，工序成本为：仍令仍令f f，a
27、ap p为常数，采用相同方法，为常数，采用相同方法，可得到可得到最低成本耐用度最低成本耐用度T Tc c为为tmM刀具费用taMC刀具耐用度 Tc成本 二、最低成本耐用度（经济耐用度）二、最低成本耐用度（经济耐用度）规定刀具耐用度遵循的原则：规定刀具耐用度遵循的原则：规定刀具耐用度遵循的原则：规定刀具耐用度遵循的原则：1 1、根据刀具的、根据刀具的复杂程度、制造和磨刀成本复杂程度、制造和磨刀成本选择；选择；2 2、机夹可转位车刀和陶瓷刀具机夹可转位车刀和陶瓷刀具，耐用度可选的，耐用度可选的低些低些；3 3、多多刀刀机机床床、组组合合机机床床和和自自动动化化机机床床、自自动动线线上上的的刀刀具具
28、，耐用度应选的，耐用度应选的高些高些；4 4、对对薄薄弱弱的的关关键键工工序序，为为了了平平衡衡整整个个生生产产过过程程，应应选选用较低的耐用度；用较低的耐用度；5 5、大大件件精精加加工工时时，为为了了避避免免在在加加工工同同一一表表面面时时中中途途换换刀，耐用度应选的刀，耐用度应选的高些高些；6 6、生生产产线线上上的的刀刀具具耐耐用用度度应应规规定定为为一一个个班班或或两两个个班班，以便在换班时换刀。以便在换班时换刀。 脆性较大的刀具材料进行断续切削时，或者加工高硬度材脆性较大的刀具材料进行断续切削时，或者加工高硬度材料时。料时。早期破损早期破损（切削开始或短时间切削后即发生破损）和（切
29、削开始或短时间切削后即发生破损）和后期后期破损破损（受交变的机械应力和热应力作用导致疲劳而引起的（受交变的机械应力和热应力作用导致疲劳而引起的破损）破损）脆性破损和塑性破损脆性破损和塑性破损 脆脆性性破破损损：硬硬质质合合金金和和陶陶瓷瓷刀刀具具切切削削时时，在在机机械械和和热热冲冲击击作作用用下下，前前、后后刀刀面面尚尚未未发发生生明明显显的的磨磨损损前前，就就在在切切削削刃处出现崩刃、碎断、剥落、裂纹等。刃处出现崩刃、碎断、剥落、裂纹等。塑塑性性破破损损：切切削削时时，由由于于高高温温、高高压压作作用用，有有时时在在前前、 后后刀刀面面和和切切屑屑、工工件件的的接接触触层层上上， 刀刀具具
30、表表层层材材料料发发生生塑塑性流动而失去切削能力。性流动而失去切削能力。6.6 6.6 刀具的破损刀具的破损1 1、崩刃。、崩刃。在切削刃上产生的小缺口。缺口尺寸与进给量在切削刃上产生的小缺口。缺口尺寸与进给量相当或者稍大一些。切削刃修磨后还能继续进行切削。相当或者稍大一些。切削刃修磨后还能继续进行切削。 属于早期破损。陶瓷刀具、硬质合金刀具（低速断续属于早期破损。陶瓷刀具、硬质合金刀具（低速断续切削）切削）2 2、碎断。（打刀）、碎断。（打刀）在切削刃上发生小块破裂在切削刃上发生小块破裂（重磨修复（重磨修复后可用）后可用）或大块断裂（或大块断裂（不能修磨后再用不能修磨后再用），刀具不能继），
31、刀具不能继续正常切削。续正常切削。一、刀具的脆性破损一、刀具的脆性破损 3 3、剥落。、剥落。指经常连同切削刃一起在前刀面、后刀面上剥下指经常连同切削刃一起在前刀面、后刀面上剥下一层碎片，有时也在离切削刃稍远处剥落。这种早期破损现一层碎片，有时也在离切削刃稍远处剥落。这种早期破损现象多发生在断续切削、且在有切屑粘结在前面上在切入时。象多发生在断续切削、且在有切屑粘结在前面上在切入时。在积屑瘤脱落时，更容易发生这种破损。在积屑瘤脱落时，更容易发生这种破损。4 4、裂纹破损。、裂纹破损。在长时间断续切削后，由于疲劳而引起裂纹在长时间断续切削后，由于疲劳而引起裂纹的一种破损。热应力引起垂直于或倾斜于
32、切削刃的热裂纹，的一种破损。热应力引起垂直于或倾斜于切削刃的热裂纹，机械应力引起平行于切削刃或成网状的机械疲劳裂纹。机械应力引起平行于切削刃或成网状的机械疲劳裂纹。 这种这种裂纹裂纹不断不断扩展、合并扩展、合并，导致切削刃的，导致切削刃的破损或断裂破损或断裂。二、刀具的塑性破损二、刀具的塑性破损二、刀具的塑性破损二、刀具的塑性破损 切切削削时时，由由于于高高温温和和高高压压作作用用，使使得得前前、后后刀刀面面的的刀刀具材料发生塑性流动而丧失切削能力，称为具材料发生塑性流动而丧失切削能力，称为塑性破损塑性破损。 过过程程：刀刀刃刃变变钝钝圆圆刀刀具具材材料料向向后后刀刀面面流流动动后后角角变变化
33、化（部部分分为为0 0）接接触触面面增增大大切切削削力力增增大大刀刀具具材材料料继继续向后刀面流动部分刀具材料被工件带走。续向后刀面流动部分刀具材料被工件带走。 塑塑性性破破损损的的条条件件是是高高温温下下刀刀具具材材料料的的硬硬度度小小于于工工件件材材料料的的硬硬度度。刀刀具具材材料料与与工工件件材材料料硬硬度度比比值值越越高高，越越不不容容易易发生塑性破损。发生塑性破损。刀具磨损、破损检测与监控刀具磨损、破损检测与监控刀具磨损、破损检测与监控刀具磨损、破损检测与监控 钻头破损 检测器声发射钻头破损检测装置系统图声发射钻头破损检测装置系统图交换机床控制器工件折断工作台声发射传感器破损信号1
34、1、刀具破损的主要原因是、刀具破损的主要原因是冲击、机械疲劳和热疲劳冲击、机械疲劳和热疲劳。 （早早期期破破损损主主要要是是机机械械冲冲击击，热热应应力力影影响响小小；后后期期破破损损主主要要是是在在机机械械和和热热冲冲击击作作用用下下，刀刀具具内内裂裂纹纹失失稳稳扩扩展展所致。）所致。）2 2、刀刀具具材材料料的的特特性性（硬硬度度高高、脆脆性性大大，组组织织不不均均匀匀等等）也是引起刀具破损的原因。也是引起刀具破损的原因。三、刀具脆性破损的原因三、刀具脆性破损的原因三、刀具脆性破损的原因三、刀具脆性破损的原因 机械应力：机械应力：正正前前角角时时（前前刀刀面面一一定定区区域域内内受受拉拉应
35、应力力，后后刀刀面面区区受受压压应应力力，前前刀刀面面上上离离刀刀刃刃2 22.52.5倍倍刀刀屑屑接接触触长长度度附附近近拉拉应应力力最最大大）；小小前前角角或或负负前前角角时时（拉拉应应力力区区减减小小或者全部成为压应力，能提高抗破损能力。）或者全部成为压应力，能提高抗破损能力。）热热应应力力：断断续续切切削削时时，由由于于切切削削与与空空切切的的交交替替变变化化，刀刀具具表表面面上上的的温温度度发发生生周周期期性性的的变变化化。空空切切时时温温度度降降低低由由于于冷冷缩缩前前刀刀面面受受拉拉应应力力，切切削削时时受受热热由由于于热热胀胀而而受压应力。受压应力。 拉拉、压压应应力力交交替替
36、作作用用使使刀刀具具产产生生热热裂裂现现象象。温温差差越越低低，应力越大，越易引起裂纹。应力越大，越易引起裂纹。刀刀具具破破损损耐耐用用度度：指指刀刀具具刃刃磨磨后后开开始始切切削削，一一直直到到尚尚未未达达到到磨磨钝钝标标准准之之前前就就发发生生破破损损而而不不能能继继续续切切削削时时，刀刃受冲击的次数（刀刃受冲击的次数（N N）。）。五、刀具的脆性破损耐用度五、刀具的脆性破损耐用度五、刀具的脆性破损耐用度五、刀具的脆性破损耐用度 1 1、依依据据被被加加工工材材料料和和切切削削条条件件，合合理理选选择择刀刀具具材材料料的的种种类和牌号；类和牌号；2 2、选选择择合合理理的的刀刀具具角角度度
37、，通通过过调调整整使使刀刀尖尖具具有有较较好好的的强强度。在主切削刃上磨出倒棱。度。在主切削刃上磨出倒棱。3 3、选择合适的切削用量；、选择合适的切削用量；4 4、尽量采用可转位车刀；、尽量采用可转位车刀；5 5、为减小振动，尽可能保证工艺系统具有较好的刚性；、为减小振动，尽可能保证工艺系统具有较好的刚性；6 6、操作时要尽量避免刀具承受突变性负荷。、操作时要尽量避免刀具承受突变性负荷。六、防止刀具破损的措施六、防止刀具破损的措施六、防止刀具破损的措施六、防止刀具破损的措施 小结小结1 1、刀具磨损对切削过程有重大影响。、刀具磨损对切削过程有重大影响。2 2、刀刀具具损损坏坏失失效效的的形形式
38、式有有正正常常磨磨损损和和破破损损两两类类。破破损损多多数数发发生生在在脆脆性性较较大大的的刀刀具具进进行行断断续续切切削削时时或或在在高高硬硬度度材材料料的的加工中；而正常磨损则在任何加工情况下存在。加工中；而正常磨损则在任何加工情况下存在。3 3、刀具磨损是、刀具磨损是机械、化学和物理机械、化学和物理等作用的综合结果。等作用的综合结果。4 4、刀刀具具磨磨损损与与切切削削温温度度密密切切相相关关，凡凡是是影影响响切切削削温温度度的的因因素都影响刀具的磨损。素都影响刀具的磨损。5 5、刀具的磨钝标准通常用、刀具的磨钝标准通常用主后面的平均磨损值主后面的平均磨损值VBVB衡量。衡量。6 6、刀刀具具耐耐用用度度是是估估计计刀刀具具是是否否已已达达到到磨磨钝钝标标准准的的间间接接可可测测量的量，通常情况下按量的量，通常情况下按经济耐用度原则经济耐用度原则选择切削用量。选择切削用量。思考题思考题1 1、用用高高速速钢钢车车刀刀和和硬硬质质合合金金车车刀刀切切削削钢钢料料时时，各各自自的的磨磨损损原原因有何异同？切削普通钢料为何不宜采用因有何异同？切削普通钢料为何不宜采用YGYG类硬质合金？类硬质合金？2 2、刀具耐用度方程式、刀具耐用度方程式vTvTm mC C0 0中，指数中，指数m m的物理意义是什么？的物理意义是什么？3 3、P116P116页的思考题。页的思考题。
