刀具磨损
刀具磨损措施
刀具磨损措施1. 磨损原因分析在刀具使用过程中，由于摩擦、冲击、热量等因素的作用，刀具会不可避免地出现磨损现象。
刀具磨损的主要原因包括以下几个方面：•材质硬度不足：刀具材质硬度不足时容易出现磨损，因为刀具需要承受较大的压力和摩擦力。
•锋利度下降：刀具使用一段时间后，刀口会变钝，导致切割效果变差，同时也会增加刀具的磨损。
•冲击造成磨损：在切削过程中，如果刀具有剧烈的冲击，容易导致刀具表面的磨损加剧。
•切削温度过高：切削温度过高会导致刀具材料的疲劳和软化，进一步加速刀具的磨损。
2. 刀具磨损措施为了延长刀具的使用寿命，降低生产成本，我们需要采取一系列的刀具磨损措施。
下面将介绍几种常见的刀具磨损措施。
2.1. 提高刀具硬度针对刀具材质硬度不足的问题，可以采用提高刀具硬度的办法来减少刀具磨损。
可以选择更高硬度的刀具材料，或者通过表面处理方式提高刀具的硬度，如表面淬火、氮化等。
2.2. 保持刀具锋利锋利度的下降是刀具磨损的一个重要原因，因此保持刀具锋利可以有效延长刀具的使用寿命。
可以通过以下方式来实现：•定期磨刀：根据实际切削情况，制定磨刀周期，定期磨刀可以有效恢复刀具的锋利度。
•使用合适的切削速度：过高或过低的切削速度都会导致刀具锋利度的下降，因此需要根据切削材料的特性选择合适的切削速度。
•使用刀具润滑剂：适当的刀具润滑剂可以减少切削时的摩擦，降低刀具的磨损。
2.3. 降低冲击力冲击力是导致刀具磨损加剧的一个重要因素，因此降低冲击力可以有效减少刀具的磨损。
可以采取以下措施来实现：•调整切削参数：合理调整切削参数，如切削速度、进给量等，可以减小冲击力，降低刀具的磨损。
•使用减震装置：对于容易产生冲击的切削加工场景，可以采用减震装置来降低冲击力。
2.4. 控制切削温度切削温度过高会加速刀具的磨损，因此需要采取相应的措施来控制切削温度。
可以从以下几个方面考虑：•使用刀具冷却液：刀具冷却液可以有效降低切削时的温度，减小刀具的磨损。
六章刀具磨损和刀具使用寿命
• 6.2.2粘结磨损
• 粘结是冷焊和熔焊的总称。在摩擦副的实际接触面上，在 极大的法向压力下产生塑性变形而发生粘附—冷焊；在切 削高温区，材料软化而处于易变形状态，由于原子的热运 动作用，原子克服它们之间的位能壁垒，使两种金属互融 的可能性增大，这样发生的粘附—熔焊。在切削过程中， 两摩擦面由于有相对运动，粘结点将产生撕裂，被对方带 走，即造成粘结磨损。
6.2刀具的磨损原因
刀具的磨损过程和机理非常复杂，有机械负荷和硬质点 造成的机械磨损；切屑粘附造成的粘附磨损；周期性交变 载荷造成的疲劳磨损；化学效应造成的氧化和扩散磨损及 刀尖区高温塑性变形、热应力造成的磨损等。其特点可归 纳为： ⑴摩擦接触表面是活性很高的新鲜表面； ⑵摩擦接触的温度很高，可达800oC～1000oC； ⑶摩擦接触面之间的接触压应力很大，可达2GPa以上； ⑷磨损速度很快。刀具的磨损通常是机械、化学和热效应 综合作用的结果。
削速度称为最大生产率的切削速度(Vcp)和经济的切 削速度(Vcc)。一般情况下，应采用经济使用寿命。
• 1.刀具最大生产率使用寿命 • 完成一个工序所需要的工时tw，则：
•
tw
tmtct
tm T
to
t
• tm：工序的切削时间（机动时间） • tct：刀具磨钝后，换一次刀所消耗的时间（包括卸刀、装刀、对
• 国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是 以下任何一种：
• （1） VB=0.3mm；
第四章-刀具磨损及磨钝标准(机械制造技术A)
2.后刀面的磨损：
刀尖
B区
VBmax
待加工表面有上道工序产生的加工硬化或毛坯 表面硬层的影响
N区
C区
⑴ 后刀面磨损的特征
① C区：在靠近刀尖的位置。 特征：此部位切削过程中承受较大的切削力和较 高的切削温度，强度和散热条件差，所以磨损较 大。其磨损量用VC表示。
② N区：在靠近工件待加工表面的位置。 特征：由于加工表面的加工硬化或毛坯表面硬层 的影响，会在此部位造成较大的磨损且形成磨损 缺口。其磨损量用VN表示；
在高温高压下，刀具材料中的元素扩散到切屑 和工件材料中，工件材料中的铁元素又扩散到刀具 表层，从而改变了刀具表层的化学成分，使其硬度 和强度下降，磨损加剧。
⑵ 发生场合：
元素的耐热性差，则原子的稳定性差，易发生 扩散磨损；元素的耐热性好，则原子的稳定性好， 不易发生扩散磨损。
4）氧化磨损
Co3O4，CoO，WO3，TiO2
发生场合：工具钢刀具磨损的主要原因。
不同切削温度对磨损的影响:
温度对磨损的影响
1—粘结磨损 2—磨粒磨损 3—扩散磨损 4—相变磨损 5—氧化磨损
4.1 刀具磨损的形式及原因 刀具的磨损过程
D
C B
A
后刀面磨损量
刀具磨损的典初型期曲磨线损
正常磨损
剧烈磨损
1.初期磨损 图中AB段 • 特点：磨损较快 • 机理：
1.前刀面磨损
(1)前刀面磨损的特征 ①磨损后在前刀面上形成了一个月牙洼 ②月牙洼和刀刃之间有一个窄边； ③随着磨损的加剧，月牙洼不断扩展，该
窄边越来越窄，最后导致刀刃崩刃。
⑵ 发生前刀面磨损的场合： 用较高的切削速度和较大的切削厚度切削
塑性材料时产生前刀面磨损。
第五章 刀具磨损刀具磨损和耐用度
第五章 刀具磨损和耐用度
主要内容
刀具磨损形式 刀具磨损机理 刀具磨钝标准 刀具耐用度 最佳切削速度
§5-1 刀具的磨损方式和磨损 过程
磨损：切削时的摩擦使得刀具材料逐渐磨钝， 造成切削部分形状和尺寸改变。
切削力增加；切削温度上升；切削颜色改变； 产生振动；工件尺寸超差；已加工表面质量 明显恶化
切削加工时，前刀面与切屑之间， 后刀面与工件之间存在剧烈的挤压 和摩擦造成刀具和工件材料之间会 发生粘结，摩擦副之间的相对运动 使得刀具上粘结点破裂被工件和切 屑带走所产生的刀具磨损
影响粘结磨损的因素
刀具和工件材料的亲和力：
亲和力↑，粘结强度↑，粘结磨损↑；
刀具表面微观强度：
缺陷越多，粘结磨损↑；
剧烈磨损：刀具变 钝，切削力增加， 温度升高，磨损率 急剧上升，刀具失
去切削能力
§5-2 刀具的磨损机理
• 磨料磨损 • 粘结磨损 • 扩散磨损 • 氧化磨损
一.磨料磨损 1. 概念
工件材料中含 有硬度极高的 硬质点在刀具 表面刻划出沟 纹（机械磨损）
2. 碳钢中硬质点种类
碳化物：Fe3C , TiC , VC , Cr7C3 氮化物：TiN, Si3N4, VN, BN, AlN, 氧化物：SiO2 , Al2O3 , TiO 金属间化合物
四. 氧化磨损
高温时刀具材料被氧化形成氧化膜，若氧 化膜与刀具基体结合强度较低，则氧化膜 很快就被破坏，然后又生成新的氧化膜。 当氧化速度大于刀具表面所发生的扩散、 粘结速度时，刀具产生氧化磨损。
总结
刀具磨损是各种磨损的 综合结果；
当工件和刀具材料一定 时，切削温度对刀具磨 损具有决定性影响；
刀具磨损的名词解释
刀具磨损的名词解释刀具，作为工业生产和日常生活中广泛使用的工具，其磨损现象是不可避免的。
刀具磨损可以指刀具在使用过程中，由于剪切、切削、研磨等力学作用而导致的表面材料减少、形状变化和性能下降的现象。
刀具磨损主要有以下几种类型。
1.刀刃磨损：刀刃磨损是刀具使用过程中最常见的磨损类型。
当刀具与被加工材料接触和摩擦时，由于受到力学力的作用，刀刃表面的材料会发生磨损和疲劳，导致刀刃的尖端变钝、边缘变钝以及表面光洁度降低。
这种磨损会导致切割质量下降、加工速度减慢、切削力增大等问题。
2.刃口毛刺：在刀具进行切削作业时，如果材料硬度比较高或者切削速度较快，就容易产生刃口毛刺。
刃口毛刺是指刀具的刀刃在磨损过程中，产生的不规则边缘和挂毛现象。
刃口毛刺会导致被加工材料的表面粗糙度增加、加工精度降低，甚至影响材料的机械性能和外观质量。
3.碳化物层磨损：在高温和高压环境下，刀具通常会与被加工材料发生化学反应，导致碳化物层的磨损。
碳化物层磨损通常表现为刀具刀刃表面的光洁度下降、表面出现裂纹、刀刃韧性减弱等现象。
这种磨损对刀具的使用寿命和切削性能都会产生明显的影响。
刀具磨损的原因可能有多种。
首先，刀具与被加工材料之间的摩擦力和剪切力会使刀具表面材料发生疲劳破坏。
其次，刀具在高温和高压环境中与被加工材料之间的化学反应也会导致刀具磨损。
此外，刀具的设计和制造质量、使用条件以及切削参数等也会对刀具的磨损产生影响。
为了减少刀具磨损，可以采取以下几种方法。
首先，选择耐磨性能好的刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷等。
其次，合理选择刀具的几何形状和结构，以便提高切削效率和降低刀具磨损。
另外，通过对刀具进行表面处理和涂层，可以增强其硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。
此外，在加工过程中，合理选择切削速度、进给量和切削深度，以减少刀具的磨损。
总之，刀具磨损是一种不可避免的现象，但通过合理选择刀具材料、设计和制造，以及优化切削参数等措施可以有效减少刀具磨损，提高切削效率和降低生产成本。
刀具磨损原因及改进方法
也有用达到磨钝标准前的切削路程lm。来定义刀具使用寿 命的。lm等于切削速度Vc和刀具使用寿命(时间)T的乘积， 即
lm=Vc·T
一把新刀(如焊接车刀或麻花钻等)用到报废之前的总切削时间， 其中包括多次重磨。因此刀具使用寿命等于刀具耐用度乘以 重磨次数，但按现行的推荐标准精神，应称为刀具总使用寿 命。
工件：HT250 刀具：PCBN
切深与刀具磨损量的关系
前刀面的月牙洼磨损
原因
前刀面上过高的切削温度 引起扩散磨损
影响
改进方法Leabharlann 过度的月牙洼磨 损会降低切削刃
强度。
•降低切削速度 •减小走刀量 •采用正前角槽形刀片，更耐磨的刀片 •材料或涂层 •避免积屑瘤
何为后刀面磨损
后刀面磨损
由于加工表面和后刀面间存在着强烈的摩擦，在后刀面上 毗邻切削刃的地方很快被磨出后角为零的小棱面，这种磨损形式 叫做后刀面磨损。
•冷硬•铸铁工件需负前角铣刀
•圆刀片铣刀最耐冲击
刀具磨钝标准
刀具磨损后将影响切削力、切削温度和加工质量，因此 必须根据加工情况规定一个最大的允许磨损值，这就是刀 具的磨钝标准。
表示方法
一般刀具的后刀面上都有磨损，它对加工精度和切削 力的影响比前刀面磨损显著，同时后刀面磨损量比较容 易测量，因此在刀具管理和金属切削的科学研究中多按 后刀面磨损尺寸来制定磨钝标准。通常所谓磨钝标准是 指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值， 以VB表示。
后刀面磨损
原因
改进方法
•切削速度太高 •进给量太低 •刀具耐磨性不好
•降低切削速度
•逐步加大走刀量
•采用更耐磨的刀片材料或涂层 •充足的冷却液 •采用顺铣的方法
常见的刀具磨损的形式及应对措施
常见的刀具磨损的形式及应对措施
1、擦伤磨损
当后面有相当厉害的条状磨损发生时，采纳细粒子料子的刀具，而且要经过高温淬火来加强其硬度和强度。
这儿推举含微量碳化钽。
2、月牙洼磨损
当前面有相当厉害的凹状磨损发生时，应考虑高温时的扩散和
强度，推举使用碳化钛、碳化钽含量高的料子。
3、崩刃
刀后面有细小的碎粒落下时，再认真地研磨刀尖，对切削刃也
要进行珩磨，可以大幅度地削减碎屑。
对于那些在加工时需要采纳大的前角的料子（譬如说软钢）。
4、热龟裂
当前面或者后面产生严重的裂缝时，推举使用热传导性能好、
不易产生热疲乏的M系列用途料子。
5、缺口
刀具监控系统沿着刀刃产生比较大的缺口时，为了加强切削刃
的耐撞击性，将前角向负的方向修正，假如更改刀刃形状也无效果是，选择韧性高的料子。
6、异常碎屑
由于发热而在刀刃上产生严重的缺口时，可降低切削速度，或
者使用耐高温的料子。
7、积屑瘤的剥离
很多场合下，在前面或者后面去除积屑瘤时，会发生切削刃被
剥离的现象。
这种情况下要选择大的前角，或者提高切削速度。
假如以上措施不见效，选择钴含量较高的料子。
还有在提高切
削速度的情况下可选择以碳化钛为重要成分的陶瓷合金系列的料子。
＊后对各种方法进行比较后再选定。
8、塑性变形
对于切削中由于高热而产生的刀刃塑性变形，可选择钴含量低的、高温时强度高的料子。
9、成片剥离
由于切削中的振动，工件料子产生弹性变形，在前面显现剥离
现象，此时可选择钴含量高的、韧性好的料子。
刀具磨损原因及状况分析
刀具磨损原因及状况分析
(一)俱磨损的原因
于摩擦力的存在,加之金属切削过程中释放热能,被切金属层在刀具的切削刃和前刀面的推挤作用之下会铲生形,如此造成刀具滑移,从而变成切屑。
因刀具前刀面与切屑、具后面与工件已加工表面的摩擦,仍具在切削的过程中产生磨损。
高温同样在一定程度上影响了踌命:刀具在很高的切削温度下进行工作,刀刃材料容易变软,更加剧了俱切削部分的磨损。
当工件材料不同、切削用量不同时,具的磨损形式也不同。
(二)前刀面磨损
在使用刀具切削塑性材料时,刀具前面会因为切削厚度较大而受热量增加，励增大,刀具的前面被磨损,就会形成坑状磨损。
这些坑状磨损在切削过程中,逐渐加深变宽,并向刃方向扩展。
这样便容易导致崩刃。
所以,在切削塑性材料时,要刀具破损是在刀具的前面。
(三)后刀面磨损
反之,在切削塑性较低的材料时,切削深度较小,速度较低,具前面受的压励和摩擦不大.出现积屑瘤的可能性小。
这时刀具后面屿工件表面的摩擦较大，所以刀具的磨损主要在刀具后面。
切削脆性材料时,前面的温度不高,主要的磨损也在刀具的后面。
(四)前后共同磨损
进给量和切削速度都在中等时,俱会同时遭受前面的坑状磨损和主后面的磨损,共同造成崩刃。
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刀具磨损的表征
13
Diffusion between insert and work piece material
过度的月牙洼磨损 会降低切削刃强度。
原因 前刀面上过高的切削温度引起 扩散磨损
改进方法
减小走刀
•采用正前角刀片，更耐磨的刀片材质或涂层 •避免积屑瘤
7
Built-up eo the cutting edge
CNMG 95Kr SNMG 75Kr
notch
SNMG 45Kr
+
RCMX-E 45Kr
+
10
Radial forces
-
Plastic deformation 塑性变形
Substantial heat and pressure
切削刃塌下或后刀面凹陷， 导致切削控制差和表面质 量差。后刀面磨损会导致 刀片崩刃。 方 法 塑性变形原因 切削温度太高并且压力太大 •选用更高的抗塑性变形能力的硬牌号 •切屑刃塌下：降低切削速度 •后刀面凹陷：降低进给 •加冷却液
沟槽磨损引起表面 质量变差或者崩刃
原因 •加工淬硬材料 •表面硬皮和氧化皮
改进方法 •降低切削速度 •加工耐热合金时，选择韧性更好的牌号
9
主偏角Kr对于沟槽磨损的影响
材料 Inconel 718 (46HRC) - 刀片 GC1005 ap2.0mm, fn0.25mm/rev, Vc50m/min - 5’ time in cut
积屑瘤引起表面质量变差， 当积屑瘤脱落时会引起切削 刃破损 产生原因：低速切削，负前 角切削
8
改进方法 •提高切削速度 •逐步加大走刀量致最佳切屑厚度 • 采用物理涂层的刀片材料 •充足的高压冷却液或空气防止二次切屑 •采用顺铣的方法 • 正前角铣刀体和刀片
Notch wear沟槽磨损
Oxidation at the depth of cut
11
Chipping刃口的破损
Application too demanding for the chosen insert
切削刃的细小破损导致表面质量 变差和过度的后刀面磨损
原因 •积屑瘤 •牌号太脆 •刀片槽形强度太低
改进方法
•刃口被挤碎则提高切削速度 • 排除振动的因素 •工件材质不均降低切削速度并且加大走刀量顺铣 •刀体是否退火失效，刀垫是否破碎，刀片螺钉需要更换 •采用韧性更好的刀片材料 •换刃口强壮的刀片 • 冷硬铸铁工件需负前角铣刀 • 圆刀片铣刀最耐冲击
Abrasive wear due to carbides, speed, hard skin
快速的后刀面磨损会 使表面质量变差。 原因 •切削速度太高 •进给量太低 •刀具耐磨性不好 改进方法
•降低切削速度
•逐步加大走刀量 •采用更耐磨的刀片材料或涂层 •充足的冷却液 •采用顺铣的方法
6
Crater wear前刀面的月牙洼磨损
山特维克可乐满 大中华区效率中心
金属切削基础及刀具应用 ---刀具磨损
对刀具磨损的有效监控------可以大幅度减少加工废品，降低工件加工成本
Worn out
!
2
常见的几种磨损形式
后刀面磨损 前刀面月牙洼磨损 积屑瘤 沟槽磨损 塑性变形 刃口破损
4
Flank wear 后刀面磨损