第2章金屬切削原理與刀具3――刀具壽命ppt課件.ppt

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1、第2章金屬切削原理與刀具本章要點(diǎn)金屬切削刀具金屬切削原理刀具磨損與刀具壽命切削用量的選擇9/4/202112.3刀具磨損與刀具壽命一、刀具磨損的形態(tài)1——正常磨損1.前刀面磨損2.后刀面磨損3.邊界磨損9/4/20212刀具磨損的形態(tài)9/4/20213一、刀具磨損的形態(tài)1——正常磨損二、刀具磨損的形態(tài)2——非正常磨損（刀具破損）2.3刀具壽命9/4/20214形式狀況實(shí)例脆性破損硬質(zhì)合金和陶瓷刀具。在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力沖擊作用下常發(fā)生。1)崩刃切削刃上產(chǎn)生小的缺口。缺口尺寸較小時(shí)，刀刃還能繼續(xù)切削。但在繼續(xù)切削過程中，刃區(qū)崩損部分會(huì)迅速擴(kuò)大，

2、可能使刀具完全失效。陶瓷刀具切削時(shí)；硬質(zhì)合金刀具斷續(xù)切削時(shí)2)碎斷切削刃上發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂，不能繼續(xù)正常切削。硬質(zhì)合金和陶瓷刀具斷續(xù)切削時(shí)3)剝落在前、后刀面上幾乎平行于切削刃而剝下一層碎片，經(jīng)常連切削刃一起剝落。陶瓷刀具端銑時(shí)4)裂紋破損較長時(shí)間繼續(xù)切削后，由于疲勞而引起裂紋的一種破損。有熱裂紋；機(jī)械疲勞裂紋，當(dāng)這些裂紋不斷擴(kuò)展合并，就會(huì)引起切削刃的碎裂或斷裂。塑性破損由于高溫和高壓的作用，在前、后刀面和切屑、工件的接觸層上，刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力。高速鋼刀具因其耐熱性較差，易出現(xiàn)9/4/20215一、刀具磨損的形態(tài)

3、1——正常磨損二、刀具磨損的形態(tài)2——非正常磨損（刀具破損）三、刀具磨損的原因2.3刀具壽命9/4/20216形式狀況實(shí)例1.磨粒磨損碳化物（Fe3C、TiC等）、氮化物（AlN、Si3N4等）和氧化物（SiO2、Al2O3等）等硬質(zhì)點(diǎn)以及積屑瘤碎片等，在刀具表面刻劃出溝紋。在各種切削速度下都存在，它是低速刀具(如拉刀、板牙等)磨損的主要原因。2.粘結(jié)磨損切屑、工件與前、后刀面之間，存在著很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，形成新鮮表面接觸而發(fā)生冷焊粘結(jié)。刀具表面上的微粒逐漸被切屑或工件粘走。高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具硬質(zhì)合金具在中

4、等偏低的切削速度下切削塑性金屬時(shí)，磨損比較嚴(yán)重。3.擴(kuò)散磨損高溫下，刀具表面與切出的工件、切屑新鮮表面接觸，刀具和工件、切屑雙方的化學(xué)元素互相擴(kuò)散到對(duì)方去，改變了原來材料的成分與結(jié)構(gòu)，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程。擴(kuò)散磨損的快慢和程度與刀具材料中化學(xué)元素的擴(kuò)散速率關(guān)系密切。4.化學(xué)磨損較高溫度下，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，被切屑或工件擦掉而形成磨損。一般，空氣不易進(jìn)入刀—屑接觸區(qū)，化學(xué)磨損中因氧化而引起的磨損最容易在主、副切削刃的工作邊界處形成，從而產(chǎn)生較深的磨損溝紋。5.相變磨損刀具材料（

5、高速鋼）因切削溫度升高達(dá)到相變溫度（550~600°C）時(shí)，使金相組織發(fā)生變化，硬度降低而造成磨損。9/4/20217溫度對(duì)磨損的影響①磨粒磨損②粘結(jié)磨損③擴(kuò)散磨損④化學(xué)磨損9/4/20218一、刀具磨損的形態(tài)1——正常磨損二、刀具磨損的形態(tài)2——非正常磨損（刀具破損）三、刀具磨損的原因四、刀具磨損過程2.3刀具壽命9/4/20219四、刀具磨損過程刀具磨損過程初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損急劇磨損切削時(shí)間9/4/202110硬質(zhì)合金車刀的典型磨損曲線YD05-30CrMnSiA；go=4o，ao=8o，kr=45o，ls=-4o；vc=

6、150m/min，f=0.2mm.r，asp=0.5mm9/4/202111一、刀具磨損的形態(tài)1——正常磨損二、刀具磨損的形態(tài)2——非正常磨損（刀具破損）三、刀具磨損的原因四、刀具磨損過程五、刀具壽命（耐用度）及其經(jīng)驗(yàn)公式2.3刀具壽命9/4/2021121.定義（1）刀具壽命（2）刀具總壽命2.刀具壽命（耐用度）經(jīng)驗(yàn)公式式中CT、m、n、p為與工件、刀具材料等有關(guān)的常數(shù)。五、刀具壽命（耐用度）及其經(jīng)驗(yàn)公式9/4/202113刀具壽命經(jīng)驗(yàn)公式的應(yīng)用用硬質(zhì)合金刀具切削碳鋼（=0.763GPa）時(shí)，有可知：v的影響最顯著；f次之；ap影響最小。

7、9/4/2021143.影響刀具壽命的因素1）切削用量2）工件材料3）刀具幾何角度4）刀具材料五、刀具壽命（耐用度）及其經(jīng)驗(yàn)公式9/4/202115不同刀具材料的耐用度比較不同刀具材料的耐用度比較硬質(zhì)合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速鋼刀具耐用度T（min）1235681020304060800600500400300200100806050切削速度v（m/min）9/4/2021164.刀具壽命的選擇最大生產(chǎn)率壽命經(jīng)濟(jì)壽命五、刀具壽命（耐用度）及其經(jīng)驗(yàn)公式9/4/202117式中to、tm、ta、tc分別為工序時(shí)間、

8、基本時(shí)間、輔助時(shí)間和換刀時(shí)間；T為刀具壽命。令f，ap為常數(shù)，有：使工序時(shí)間最短的刀具壽命。以車削為例，工序時(shí)間：將上式代入式（4-14），對(duì)T求導(dǎo)，并令其為0，可得到最大生產(chǎn)率