刀具磨损破损和刀具耐用度
铣刨机的刀具磨损与刀具耐用度
使其几何 容积设 计得小些 ．可降低 自重 ．但其重心提 高
了 ，降 低 安装 角度 ．可 使 重 心 降 低 ，但 几 何 容积 要 增 大 ． 长 度 要 略 有加 长 ，对 底 盘 的 布 置 略 有 影 响 ， 因此 ，我 们
５小
结
综 合 上 述 分 析 ．要 提 高 混 凝 土 搅 拌 车 的 行 驶 稳 定
维普资讯
铣刨机的刀具磨损与刀具耐用度
Ｃｕｔｒ ｅ ｒ ｎ ｔ ｒ ｒｂｌ ｆ ｌ ｇＰａ ｅ ｔ ａ ｄＣｕｔ ａ ｉｙｏ ｌ ｌｎ ｒ ｅＷ ａ ｅ Ｄｕ ｉ ｔ Ｍｉｎ ｉ
●湘潭大学机械工程学院 中联重科博士后科研工作站 周里群 ／ ＨＯＵ Ｌｑ ｎ Ｚ ｉｕ 湘潭大学机械工程学院 黄霞春 ／ Ｕ Ｇ Ｘａ ｈ ｎ 陈志刚 ／ Ｅ ｈｇ ｎ Ｈ ＡＮ ｉｃ ｕ ＣＨ Ｎ Ｚ ｉａ ｇ
由 于 中 国 公 路 网 络 有 了 突 飞 猛 进 的 发 展 ． 公 路 养
初 期 磨 损 正 常 磨 损 急 剧 磨 损
护 中越来 越 多地使 用路 面 冷铣 刨机 。 正 确合 理地 使 用
铣 刨 机 刀 具 对 保 证 施 工 质 量 ． 提 高 生 产 效 率 及 降 低 成
之 前 ．要 及 时 换 刀 。
． ， 。
在双对数坐标纸上 定 出 （ Ｉ． ： ７） Ｖ ．Ｔ）（ １ Ｖ ２
（ ｖ．
）各 点 。 可 发 现 这 些 点 基 本 上 在 一 条 直 线 上 ．如
１ ２ 刀具的磨钝标准 ．
图 ２所 示 。 这 就 是 刀 具 磨 损 耐 用 度 曲 线 。 该 直 线 的 方
在搅拌罐 口部 的设计 中．增加了挡料功能 的结构 ．在尽 性 ．在 设 计 中 我 们 必 须 要 考 虑 的 问 题 是 ：
刀具出现磨损主要原因
任何事物使用时间长了,都会出现破损,不要刀具外表坚硬,时间老人也会把它磨平,影响刀具磨损的几种原因有哪些呢?
1、刀具材料
刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。
刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。
硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。
对于石墨刀具,普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的,也就是钴含量稍高一点的;对于金刚石涂层石墨刀具,可在选材上适当选择硬度相对较好一点的,也就是钴含量稍低一点的;
2、刀具的几何角度
石墨刀具选择合适的几何角度,有助于减小刀具的振动,反过来,石墨工件也不容易崩缺;
3、刀具的涂层。
4、刀具刃口的强化。
5、刀具的机械加工条件。
选择适当的加工条件对于刀具的寿命有相当大的影响。
总之刀具的材料、几何角度、涂层、刃口的强化及机械加工条件,在刀具的使用寿命中扮演者不同的角色,缺一不可,相辅相成的。
一把好的石墨刀具,应具备流畅的石墨粉排屑槽、长的使用寿命、能够深雕刻加工、能节约加工成本。
机械制造技术考点汇总
第一章 金属切削基础1.基本知识：①工件上的加工表面：3个不断变化着的表面 (1) 待加工表面。
工件上行将被切除的表面。
(2) 已加工表面。
工件上经刀具切削后产生的新表面。
(3) 过渡表面。
工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加 工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。
②切削运动：直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动包括主运动和进给运动（合成切削运动）主运动及进给运动：可能是连续，也可能是间歇的；可能是直线运动，也可能是回转运动；可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；③切削用量：切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削的加工余量（切削层）厚度。
切削速度：刀刃上选定点的主运动的线速度 单位：m/s 或m/min当主运动为旋转运动时，可按右式计算 切削刃上各点的切削速度是不同的进给量：主运动的每一转或每一行程，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称。
znf fn v Z f ==背吃刀量：工件上已加工表面和待加工表面间的距离切削用量三要素：切削速度；进给量；背吃刀量2.金属切削刀具的几何参数①刀具切削部分的结构要素：刀具组成：夹持部分（刀柄）；切削部分（刀头） 切削部分组成：三面、两刃、一尖②切削平面切削角度分析：参考PPT1000dnv π=第二章金属切削的基本规律及其应用1.切屑的种类及其变化①分类：带状切屑；底面光滑，背面呈毛茸状挤裂切屑；底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状节状切屑；底面已不光滑，呈粒状金属块的堆砌崩碎切屑：不规则块状颗粒②影响切屑形状的因素：工件材料、切削速度、进给量、刀具角度③切屑形状对加工过程的影响：切削过程平稳性、表面质量④切屑控制：卷曲和折断2.切削层金属的变形①三个变形区②变形程度的表示：变形系数；剪切角；剪应变变形系数PS：能表示变形程度的参数：切屑形态（方便、定性）；剪切角（定量）；变形系数（纯挤压，易测）；剪应变（纯剪切，较合理，忽略挤压）③刀—屑接触区的变形与摩擦第二变形区特征:切屑底层晶粒纤维化,流速减慢,甚至滞留。
刀具磨损与刀 具寿命
各种刀具的寿命值参考下列原则来制订，例如： 1）简单刀具的制造成本低，故它的寿命较复杂刀具
的寿命可规定低些； 2）可转位刀具的切削刃转位迅速、更换刀片简便、
故刀具寿命可规定低些； 3）精加工刀具的寿命应制订得较高些； 4）自动线刀具、数控刀具应制订较高刀具寿命。
在生产中是根据切削条件和技术要求首先确定一个 合理的刀具寿命T值，然后以它为依据选择切削速度， 并计算切削效率和核算生产成本。
通常选择刀具合理寿命有两种方法：最高生产率寿命 和最低生产成本寿命。
（1）最高生产率寿命 （2）最低生产成本寿命
它是根据切削一个零件所花 费的时间最少或在单位时间内加 工出的零件最多而定的刀具寿命。
1）磨料磨损（又称机械磨损）——在工件材料中含有氧化物、碳 化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面上存在着硬夹杂物和在切屑、 加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒” 对刀具表面产生摩擦和刻划作用致使刀面磨损。低速切削时是最主要的 磨损原因。
2）粘结磨损（亦称冷焊磨损）——切削区存在着很大的压力和强 烈的摩擦，切削温度也较高，在切屑、工件与刀具前、后面之间的吸附 膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结（冷焊）现象。使刀 具表面局部强度较低的微粒材料被切屑带走或使得切削刃和前面产生小 块剥落。它是一种物理—化学性质的磨损。
（1）刀具磨损的原因（续）
3）扩散磨损——是由于在高温作用下，使工件与刀具材料中 合金元素相互扩散置换造成的。其结果是改变了原来刀具材料中 的化学成分的比值，降低了刀具的切削性能，加快了刀具的磨损， 因而降低了刀具的粘结强度和耐磨性。扩散磨损是一种化学性质 的磨损。
刀具寿命确定标准
刀具寿命确定标准
刀具寿命的确定标准可以根据不同的应用和要求而有所不同。
以下是一些常见的刀具寿命确定标准：
1.切削试验：通过在实验室或生产现场进行切削试验，可以确定刀具的寿命和耐用度。
这种方法需要对不同的切削参数进行优化和调整，以获得最佳的加工效果和刀具寿命。
2.经验法：工厂经常采用经验法来确定刀具寿命。
这种方法通常基于历史数据和经验总结，通过估算加工时间、加工件数量等因素来确定刀具寿命。
3.刀具磨损监测：现代刀具系统通常配备了磨损监测系统，可以实时监测刀具的磨损情况，并根据磨损情况来确定刀具寿命。
这种方法可以避免因为刀具磨损过快而导致的停机和更换。
4.数学模型：现代切削技术和计算机模拟技术的发展，使得可以建立数学模型来预测刀具寿命。
这种方法可以通过对不同的切削参数进行优化和调整，得到最优的刀具寿命和加工效果。
综上所述，刀具寿命的确定标准可以采用多种方法，具体选择哪种方法取决于应用场景和要求。
数控刀具磨损的原因分析【汇总】
刀具坚硬，可随着使用时间的推迟，刀具也会有一定的磨损，影响刀具磨损的几种原因有哪些呢？通过汇总得出了几种原因。
一、刀具材料数控刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。
刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。
硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
对于石墨刀具，普通的TiAlN涂层可在选材上适当选择韧性相对较好一点的，也就是钴含量稍高一点的；对于金刚石涂层石墨刀具，可在选材上适当选择硬度相对较好一点的，也就是钴含量稍低一点的；二、刀具的几何角度石墨刀具选择合适的几何角度，有助于减小刀具的振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺；1、前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性能好，随着负前角绝对值的减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角的增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。
负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。
2、后角，如果后角的增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。
刀具后角过大后，切削振动加强。
3、螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长，切削阻力最大，刀具承受的切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是最大的。
当螺旋角去较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大。
因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角及螺旋角综合产生的，所以在选择方面一定要多加注意。
通过对石墨材料的加工特性做了大量的科学测试，PARA刀具优化了相关刀具的几何角度，从而使得刀具的整体切削性能大大提高。
三、刀具的涂层金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层是石墨加工刀具的最佳选择，也最能体现石墨刀具优越的使用性能；金刚石涂层的硬质合金刀具的优点是综合了天然金刚石的硬度和硬质合金的强度及断裂韧性；但是在国内金刚石涂层技术还处于起步阶段，还有成本的投入都是很大的，所以金刚石涂层在近期不会有太大发展，不过我们可以在普通刀具的基础上，优化刀具的角度，选材等方面和改善普通涂层的结构，在某种程度上是可以在石墨加工当中应用的。
4.2 刀具寿命及其影响因素(了解)
三、刀具磨损的过程
1.初期磨损(AB段) 2. 正常磨损(BC段) 3. 剧烈磨损(CD 段)
经过正常磨损阶段后,刀具切削刃明显变 钝,致使切削力增大,切削温度升高,刀具进入 剧烈磨损阶段。 剧烈磨损使刀具失去正常
的切削能力,继续使用将使工件表面质量明 显下降,刀具磨损量也明显加快 。 使用刀具 时,应避免使刀具的磨损进入这一阶段 。
后面磨损量是不均匀 的,在刀尖部分,由 于强度和散热条件差,磨损较严重;在切削刃 靠近待加工表面部分,由于加工硬化或毛坯 表层缺陷,磨损也较严重;在切削刃中部磨损 比较均匀 。 后面磨损形成后角为零的棱面, 通常用棱面的平均高度 VB表示后面磨损程 度。
3.前、后面磨损
在粗加工或半精加工塑性金属时,以及加 工带有硬度的铸铁件时,常发生前面和后面 都磨损的情况(图4_18c) 。 这种磨损形式比 较常见,由于后面磨损的棱面高度便于测量, 故前、后面磨损亦用 VB表示其磨损程度 。
当棱边过窄时,会引起崩刃 。 其磨损程 度一般以月牙洼深度 KT表示 。 这种磨损形 式比较少见,一般是由于以较大切削速度和
切削厚度加工塑性金属所形成的带状切屑 滑过前面所致。
2.后面磨损
切削铸铁等脆性金属或以较低的切削速 度和较小的切削厚度切削塑性金属时,磨擦 主要发生在工件过渡表面与刀具后面之间, 刀具磨损也就主要发生在后面(图4-18b) 。
因此,为了保证刀具达到所规定的耐用度, 必须合理地确定切削速度 。 通常,刀具耐用 度大,则表示刀具磨损得慢,因此,凡影响刀具 磨 损 的因素,必然影响刀具耐用度 。
以上磨损是由于正常原因所引起的,称 为正常磨损。 而在实际生产中,由于冲击、 振动、热效应和过大的切削力等异常原因 导致刀具的崩刃 、巻刃或刀片碎裂等形式
先进制造技术 第2章 高速切削技术2-1
萨洛蒙在l924一1931年间，进行了一系列的高速切削实验： 在非黑色金属材料，如铝、铜和青铜上，用特大直径的刀 盘进行锯切，最高实验的切削速度曾达到14000m／min， 在各种进给速度下，使用了多达20齿的螺旋铣刀。l931年 申请了“超极限速度”专利，随后卖给了“Krupp钢与工 具制造厂”。 萨洛蒙和他的研究室实际上完成了大部分有色金属的切削 试验研究，并且推断出铸铁材料和钢材的相关曲线。 萨洛蒙理论提出了一个描述切削条件的区域或者是范围， 在这个区域内是不能进行切削的。萨洛蒙没有提出可靠的 理论解释，而且他的许多实验细节也没有人知道。
刀具磨损曲线
三、高速切削切屑形成
高速切削试验表明，工件材料及 性能对切屑形态 有决定性影响。
低硬度和高热物理性能的工件材料（铝合金、低碳钢、未 淬硬钢等）易形成连续带状切屑。 高硬度和低热物理性能的工件材料（钛合金钢、未淬硬钢 等）易形成锯齿状切屑。
切削速度对切屑形态有重要影响。对钛合金，在 （1.5~4800)m/min的切削速度范围内形成锯齿状 切屑，随切削速度的增加，锯齿程度（锯齿的齿 距）在增加，直至成为分离的单元切屑。
不同切削速度下车削45钢件的切削形态。
一方面，切削速度增加，应变速度加大，导致脆 性增加，易于形成锯齿状切屑；另一方面，切削 速度增加，切屑温度增加，导致脆性降低，不易 形成锯齿状切屑；
绝热剪切理论（Adiabatic Shear Theory) 周期脆性断裂理论（Periodic brittle fracture theoty）
萨洛蒙（Salomon）曲线
1600
切削温度/℃
钢
1200
青铜
铸铁 硬质合金980℃ Stelite合金850℃ 高速钢650℃ 碳素工具钢450℃
刀具磨损原因及改进方法
磨钝标准的选择
车削刚性差的工件时,应控制在VB＝0.3mm左右； 而车削刚性好的工件时,磨钝标准可取得大一些.
在切削难加工材料时,一般应选用较小的磨钝标推；加工 一般材料,磨钝标准可以大一些.
加工精度及表面质量要求较高时,应当减小磨钝标准,以 确保加工质量.例如在精车时,应控制VB＝0.1—0.3mm 的范围内.
四、氧化磨损
当切削温度达700—800℃时,空气中的氧便与硬质 合金中的钴及碳化钨、碳化钛等发生氧化作用,产生 较软的氧化物<如Co304、Co0、W03、TiO2等>被 切屑或工件擦掉而形成磨损,这称为氧化磨损.
五、热电磨损 工件、切屑与刀具由于材料不同,切削时在接触区 电势,这种热电势有促进扩散的作用而加速刀具磨 损.这种热电势的作用下产生的扩散磨损,称为"热 电磨损".
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
•选择韧性更好的牌号
影响
沟槽磨损引起表面
质量变差或者崩刃
塑性变形
影响
塑性变形原因
切削温度太高 并且压力太大
方法
切削刃塌下或后刀面ຫໍສະໝຸດ 凹陷,倒致切削控制•选用更高的抗塑性变形能力的硬牌号 差和表面质量差.后
•切屑刃塌下：降低切削速度
刀面磨损会导致刀片 崩刃.
刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用的综 合结果,可以产生磨料磨损、冷焊磨损〔粘结磨损〕、扩 散磨损和氧化磨损等.
一、磨料磨损
切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度,但其结构中 经常含有一些硬度极高的微小的硬质点,能在刀具表面 刻划出沟纹,这就是磨料磨损.硬质点有碳化物<如Fe3C、 TiC、VC等>、氮化物<如TiN、Si3N4等>、氧化物<如 Si02、A12O3等>和金属间化合物.
第六章-新
2. 硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具
(1)切削刃微崩 (2)切削刃或刀尖崩碎
(3)刀片或刀具折断 (4)刀片表层剥落 (5)切削部位塑性变形 (6)刀片的热裂
二.刀具破损的防止
)1( ﻻ合理选择刀具材料的种类和牌号。 )2( ﻻ合理选择刀具几何参数。
得到效果较好的切削液。
五.切削液的选用原则
• 1．粗加工 选用冷却性能为主的切削液——离 子型切削液或3％～5％乳化液。 硬质合金刀具一般不用切削液。如果要用，必 须连续地、充分地浇注。 较低速切削时，选用以润滑性能为主的切削油； 较高速切削时，选用离子型切削液和乳化液。
• 2．精加工 切削液的主要作用是减小工件表面 粗糙度和提高加工精度。
一.固体金属的接触
固体的表面从微观看来分布着许多“峰”和 “谷”，两个固体金属叠放在一起，当它们之 间的压力不很大时，只有一些峰点互相接触 。
刀－屑之间微观凸起的互相接触，简化为 理想的球面对球面、平面对球面，平面对 圆柱面、圆柱面对圆柱面等的组合。 载荷不很大，峰点周围的材料很容易超过 弹性极限。 平均压应力为： m 3 e
情况称之为破损。刀具破损的型式包括：
烧刃、卷刃、崩刃、断裂、表层剥落等
一.刀具破损的主要型式 1. 工具钢、高速钢刀具
• 该类刀具切削用量过大，切削速度过高时，切削刃 和刀尖部分变色 ，称为“烧刀”或“相变磨损” 。 • 热处理不当，没有达到应有的硬度 ，切削刃和刀 尖部分产生“塑性变形”，精加 工、薄切削刀具(如拉刀、铰刀)上 会产生“卷刃”。 • 钻头、丝锥、拉刀、立铣刀等， 当切削负荷过重、刀具材料中 有缺陷或刀具设计不当时，其 工作部分或夹固部分会产生折断。 高速钢麻花钻的折断
Ar1 = Aa1 ，则 Ff A s Aa12，按定 Fn ,摩擦 触，实际接触面积 r 触, F F f 2 s s s 义 F f1 ( x) ， 2 F =常数 力 2 s n2 n2 s