刀具磨損破損和刀具耐用度1

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1、第六章刀具磨損、破損和刀具耐用度1、前刀面磨損(月牙洼磨損)切削塑性材料且ac>0.5mm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，其值以最大深度KT表示。形成條件：加工塑性材料，v大，ac大;影響：削弱刀刃強(qiáng)度，降低加工質(zhì)量。6.1刀具磨損形態(tài)◆刀具的失效形式：正常磨損和破損(a)刀具磨損形式(b)邊界磨損發(fā)生的地方(c)測(cè)量磨損的地方2、后刀面磨損切削脆性材料或ac>0.1mm的塑性材料時(shí)，切屑與前刀面的接觸長度較短，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

2、在后刀面。其值以磨損帶寬度VB表示。形式：后角=0的磨損面（VB：平均磨損寬度，VBmax：最大磨損寬度）形成條件：加工塑性材料,v較小,ac較小；加工脆性材料影響：切削力↑,切削溫度↑,產(chǎn)生振動(dòng)，降低加工質(zhì)量3、邊界磨損（前、后刀面磨損）切削塑性材料且ac＝0.1～0.5mm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近刀尖處，因?yàn)閍c減小、切削刃打滑，所以磨出較深的溝紋。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VB直接影響加工精度，加之便于測(cè)量，所以常以VB表示刀具磨損程度。

3、刀具磨損與一般機(jī)械零件不同:(1)刀具與切屑、工件間的接接觸表面經(jīng)常是化學(xué)活性很高的新鮮表面，不存在氧化膜等污染；(2)前后刀面的接觸壓力非常大，有時(shí)超過被切材料的屈服強(qiáng)度；(3)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)800～1000度，高速鋼刀具加工鋼料時(shí)達(dá)300～600度。正常磨損的原因主要是機(jī)械、熱和化學(xué)三種作用的綜合結(jié)果。6.2刀具磨損的原因1、硬質(zhì)點(diǎn)磨損切屑底層和切削表面材料中含有——硬元素——粘附著積屑瘤的鍛造碎片——鍛造表皮和鑄件表面上殘留的夾砂硬質(zhì)點(diǎn)磨損是拉刀、板牙等高速鋼制造的低速切削刀具磨損的主要原因

4、，硬質(zhì)合金刀具發(fā)生硬質(zhì)點(diǎn)磨損的情況較少。2、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菏芗艋蚴芾粚?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、立方氮化硼和金剛石刀具都會(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不同溫度下的相互親和能力。（粘結(jié)強(qiáng)度系數(shù)K0）硬質(zhì)合金晶粒越小，磨損越慢；刀具與工件的硬

5、度比，刀具表面形狀和組織，切削條件和工藝系統(tǒng)剛度等都影響粘結(jié)磨損的速度。切削鋼料應(yīng)用YT類硬質(zhì)合金。（但不銹鋼和高溫合金不宜用YT類硬質(zhì)合金）減小粘結(jié)磨損的途徑：1、硬質(zhì)合金的晶粒加以細(xì)化，硬質(zhì)合金表面涂覆TiC、TiN、Al2O3等;2、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；3、適當(dāng)提高切削速度使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)減小振動(dòng)，避開積屑瘤的不穩(wěn)定區(qū)域；4、使用潤滑性能良好的切削液等。3、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)下元素相互遷移而造成的刀具

6、磨損稱為擴(kuò)散磨損。高溫下，刀具材料中的W、Co、Ti、C等易擴(kuò)散到工件和切屑中去；而切屑中的Fe、Si、Mn、Cr等也會(huì)擴(kuò)散到刀具中來，從而改變刀具材料中的化學(xué)成分，使其硬度下降，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)椋航饎偸蓟瑁⒎降穑趸X與鈦合金相互擴(kuò)散的由大到小的順序?yàn)椋貉趸X－立方氮化硼－碳化硅－金剛石4、化學(xué)磨損(氧化磨損)在高溫下(700～800℃)，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，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Co、WC、TiC發(fā)生

7、氧化作用，產(chǎn)生低硬度的氧化物(Cr3O4、TiO2、WO3等）被切屑和工件帶走，從而使刀具磨損。5、熱電磨損切削時(shí)，刀具與工件構(gòu)成一自然熱電偶，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，從而促進(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——各種切速下均存在——低速情況下刀具磨損的主要原因◆粘結(jié)磨損（冷焊）——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——中等偏低切速粘結(jié)磨損加劇◆擴(kuò)散磨損——高溫下發(fā)生◆氧化磨損——高溫情況下，在切削刃工作邊界發(fā)生刀具磨損刀具磨損原因?qū)σ欢ǖ毒吆凸ぜ牧希鹬鲗?dǎo)作用的是切削

8、溫度，低溫時(shí)以機(jī)械磨損（硬質(zhì)點(diǎn)磨損）為主，高溫時(shí)以熱、化學(xué)磨損（粘結(jié)、擴(kuò)散、氧化磨損）為主；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