刀具的磨损过程及磨损钝标准
第6章 刀具磨损和刀具耐用度
(vc3 、 T3)…各点。可发现，在一定切削速度范围内， 这
些点基本上在一条直线上。
c 1＞ c 2＞ c 3＞ c 4
VB
T1
T2 T
T3
T4
不同vc时的刀具磨损曲线
( ln ln ln ln
1 2 3 4
c 1,T1 )
(
c 2,T2 )
(
c 3,T3 )
ln
(
c 4,T4 )
lnT1
lnT2 lnT
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切削速度对刀具磨损强度的影响
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第三节 刀具磨损过程及磨钝标准
切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面 刀具本身也要发生损坏。 刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。 前者是连续的逐渐磨损； 后者包括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹 破损等)和塑性破损两种。 刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙 度增大，并导致切削力加大、切削温度升高， 甚至产生振动，不能继续正常切削。因此，刀 具磨损直接影响加工效率、质量和成本。
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1.刀具的磨损过程
1）初期磨损阶段 2）正常磨损阶段 3）急剧磨损阶段
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1）初期磨损阶段
这一阶段磨损曲线的斜率较大。由于刃磨后的 新刀具，其后刀面与加工表面间的实际接触面 积很小，压强很大，故磨损很快。 新刃磨后的刀面上的微观粗糙度也加速了磨损。 初期磨损量的大小与刀具刃磨质量有很大关系， 通常在VB＝0.05—0.1mm之间。 经过研磨的刀具，其初期磨损量小，而且要耐 用得多。
切削速度v（m/min）
800 600 500 400 300 200
陶瓷刀具 （VB=0.4mm） 硬质合金 （VB=0.4mm）
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。
刀具在数控加工中磨损的过程与三个阶段
⼑具在数控加⼯中磨损的过程与三个阶段⼑具磨损的三个阶段：既、初期磨损、正常磨损、剧烈磨损。
⼑具磨损三阶段
1、⼑具初期磨损阶段
如上图第⼀段曲线为⼑具的初期磨损阶段，曲线的斜率很⼤，⼑具磨损得很快。
因为⼑具
刃磨后的切削刃表⾯具有⼀定的粗糙度。
它与加⼯表⾯实际接触⾯积很⼩，让切削刃和加⼯表
⾯的应⼒集中，所以在后⼑⾯上迅速磨出⼀条窄⾯，让切削刃和加⼯表⾯的接触压⼒减少，⼑
具的磨损速度逐渐减少并趋于稳定，直到初期磨损阶段结束。
初期磨损量的⼤⼩和⼑具的刃磨质量有着⾮常⼤的关系，通常初期磨损量在0.05~0.1mm。
经过研磨的数控⼑具初期磨损量很⼩，它⽐未经过研磨的⼑具耐⽤度⼤⼤提升，所以要注意提
升⼑具的刃磨质量。
2、⼑具正常磨损阶段
上图第⼆段曲线是⼑具的正常磨损阶段，曲线的斜率很⼩，⼑具磨损较慢。
经过初期磨损
后的切削刃和⼯件接触⾯积增加，接触压⼒变低，磨损量的增加也趋于缓慢，磨损宽度随时间
增长⽽均匀增加。
正常磨损阶段的曲线基本上是⼀条向上倾斜的直线段。
直线的斜率越低，表
⽰⼑具越耐磨。
这个阶段就是⼑具的有效⼯作时间。
3、剧烈磨损阶段
第三段曲线为⼑具的剧烈磨损阶段。
这个阶段曲线很陡，⼑具的磨损⾮常快。
在铣削加⼯
过程中，如果⼑具的使⽤超过了正常磨损阶段，⼑具将发⽣剧烈的磨损。
在剧烈磨损阶段，⼑具的切削刃明显变钝，切削⼒和切削温度都明显增加。
如果⼑具还继续使⽤，会让⼑具材料消耗增加，甚⾄让⼑具报废，增加⽣产加⼯成本，同时降低零件表⾯的加⼯
精度，严重时，还会让加⼯件报废。
刀具磨钝标准
刀具磨钝标准刀具是我们日常生活中常用的工具之一，无论是厨房刀具还是工业生产中的刀具，经过一段时间的使用后都会出现磨钝的情况。
刀具磨钝不仅影响工作效率，还可能带来安全隐患。
因此，了解刀具磨钝标准并正确进行磨削是非常重要的。
本文将针对刀具磨钝标准进行详细介绍，希望能对大家有所帮助。
首先，我们需要了解刀具磨钝的原因。
刀具磨钝的主要原因是使用过程中刀刃与被切割物质的摩擦磨损，导致刀刃失去原有的锋利度。
此外，刀具的材质、使用频率、切割物质的硬度等因素也会影响刀具的磨钝程度。
针对刀具磨钝的标准，我们需要根据不同类型的刀具和使用场景来进行具体分析。
一般来说，刀具的磨钝标准可以从以下几个方面进行评估：1. 刀刃形状，刀刃的形状是判断刀具是否磨钝的重要标准之一。
通常情况下，刀刃应该保持锋利，边缘清晰，没有明显的磨损或变形。
2. 切割效果，刀具的主要作用是进行切割，因此切割效果也是判断刀具磨钝的重要指标。
如果刀具在使用过程中出现切割不畅、切口不平整等情况，说明刀具已经磨钝。
3. 使用感受，通过手感来判断刀具的磨钝程度也是一种常见的方法。
通常情况下，磨钝的刀具在使用时会感觉到阻力增加，切割时需要用更大的力气。
针对不同类型的刀具，我们还需要根据其具体特点来确定磨钝标准。
比如厨房刀具需要保持锋利度以确保食材切割的效果和安全性，而工业生产中的刀具则需要根据具体的生产需求来确定磨钝标准。
在进行刀具磨削时，我们也需要根据刀具的具体情况来选择合适的磨削方法和工具。
一般来说，磨削刀具可以采用磨刀石、磨刀机等工具，根据刀具的材质和形状来选择合适的磨削角度和力度。
在磨削过程中，我们还需要注意保持刀具的稳定性，避免出现不必要的损坏。
总的来说，刀具磨钝标准是根据刀具的形状、切割效果和使用感受来进行评估的。
针对不同类型的刀具和使用场景，我们需要根据具体情况来确定磨钝标准，并采取合适的磨削方法进行处理。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解刀具磨钝标准，有效地进行刀具磨削工作。
刀具磨损与刀具耐用度
（2）粘结磨损
粘结又称为冷焊，是指刀具与工件或切屑接触 到原子间距离时产生结合的现象。粘结磨损是指工 件或切屑的表面与刀具表面之间的粘结点因相对运 动，刀具一方的微粒被对方带走而造成的磨损。
各种刀具材料都会发生粘结磨损。在中、 高速切削下，当形成不稳定积屑瘤时，粘结磨损 最为严重；当刀具和工件材料的硬度比较小时， 由于相互间的亲和力较大，粘结磨损也较为严重； 当刀具表面的刃磨质量较差时，也会加剧粘结磨 损。
3．刀具磨损过程
如右图所示，刀 具的磨损过程可以分 为初期磨损阶段、正 常磨损阶段和急剧磨 损阶段。
（1）初期磨损阶段
初期磨损阶段的磨损特点是：在开始磨损的 极短时间内，后刀面磨损量VB上升很快。初期磨 损阶段的后刀面磨损量VB一般为0.05～0.1mm， 其大小与刀具刃磨质量有关。
Hale Waihona Puke （2）正常磨损阶段（3）扩散磨损
扩散磨损是指由于在高温作用下，刀具与工件 接触面间分子活性较大，造成合金元素相互扩散置换， 使刀具材料的机械性能降低，再经摩擦作用而造成的 磨损。扩散磨损是一种化学性质的磨损。
扩散磨损的速度主要取决于切削速度和切削温 度。切削速度和切削温度愈高，扩散磨损速度愈快。
（4）氧化磨损
氧化磨损是指在高温下，刀具表面发生氧 化反应生成一层脆性氧化物，该氧化物被工件和 切屑带走而造成的磨损。氧化磨损也是一种化学 性质的磨损。在主、副切削刃工作的边界处与空 气接触，最容易发生氧化磨损。
正常磨损阶段的磨损特点是：磨损缓慢、均匀， 后刀面磨损量VB随切削时间延长近似成比例增加。
正常磨损阶段是刀具工作的有效阶段。曲线的 斜率代表了刀具正常工作时的磨损强度。磨损强度 是衡量刀具切削性能的重要指标之一。
铣刀磨损阶段划分标准
铣刀的磨损阶段大致可以分为以下三个阶段：
1.初期磨损阶段：这一阶段磨损较快，主要是铣刀在刃磨后，表面砂轮磨痕产生的凸
峰和刀刃处的毛刺在较短的时间内很快被磨平，若凸峰大，毛刺严重则磨损量大。
提高铣刀的刃磨质量，用研磨或用油石修光刀刃和前面、后面，能有效地减少初期磨损阶段的磨损量。
2.正常磨损阶段：这个阶段也被称为工作寿命阶段。
在这个阶段中，铣刀的磨损率会
因工件材料、切削条件、刀具材料和刀具结构的不同而变化。
3.急剧磨损阶段：当铣刀的切削刃变钝或刀刃破损严重时，刀具与工件的摩擦急剧增
加，切削力、切削热急剧增高，导致刀具很快磨损，这种磨损称为急剧磨损阶段。
以上是铣刀磨损阶段的主要划分标准，当铣刀处于不同的磨损阶段时，其性能和使用效果也会有所不同。
因此，在生产过程中，需要根据实际情况选择合适的铣刀并进行定期更换。
刀具磨损与刀具寿命
（或min）。
刀具寿命T与切削用量三要素之间的关系可由下面的经验公式确定， 即
T
CT
11
1
vcm f n app
机械制造工艺与设备
谢谢观看！
机械制造工艺与设备
刀具磨损与刀具 寿命
刀具磨损与刀具寿命
1.1 刀具磨损的形式及原因
刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两种。 1.正常磨损 可分为前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。 2.非正常磨损 非正常磨损也称为破坏，如崩刃、裂纹、碎裂、卷刃等。
刀具的正常磨损
后刀面的磨损带
1.2 刀具的磨损过程及磨钝标准
加工条件不同，磨钝标准应有所变化。对于粗加工，为了充分 利用正常磨损阶段的磨损量，充分发挥刀具的切削性能，减少换刀 次数，使刀具的切削时间达到最大，磨钝标准应取较大值；对于精 加工，为了保证零件的加工精度及其表面质量，磨钝标准应取较刀具耐用度，是指刃磨后的刀具自开始切削到磨损
1.刀具的磨损过程 刀具的磨损过程一般分为三个阶段，即初期磨损阶段（OA段）、正
常磨损阶段（AB段）和急剧磨损阶段（BC段）。
刀具的磨损过程
2.刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能再继续使用，这个磨损限度称为磨
钝标准。国际标准统一规定，以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的 磨损量VB作为刀具的磨钝标准。
刀具的磨损和刀具的耐用度
1.4加工质量和生产率 1.4.1加工质量
1.加工精度 (1)尺寸精度 零件的实际尺寸与理想尺寸相
接近的程度。 (2)形状精度 零件的实际形状与理想形状相
接近的程度。 (3)位置精度 零件几何要素的实际位置与理
想位置相接近的程度。
2.表面质量
(1)表面粗糙度 1)加工后的残留面积
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
目前常用的工件材料，按相对加工性可以分 为8级。
相对加工性
3.已加工表面质量
较容易获得好的表面质量的材料，其切削加 工性能就较好。
4.切屑控制或断屑的难易
易于断屑的材料，其切削加工性较好。例如， 自动机床和深孔钻削就需要断屑容易。
5.单位切削力
在相同切削条件下，切削力较小的材料，其 切削加工性好。
(2)工件材料强度和硬度较高，选低的切削速 度；反之则选较高的切削速度。
(3)刀具材料的切削性能愈好，切削速度愈高。
1.5材料的切削加工性
工件材料切削加工性是指在一定切削条件下， 对工件材料进行切削加工的难易程度。
1.5.1衡量材料切削加工性的指标 1.一定刀具耐用度下的切削速度VT 当刀具耐用度为T时，切削某种材料所允许的
前刀面
(3)边界磨损 在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠
近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。 1)工件材料 加工铸、锻件等外皮粗糙的工件。 2)原因 在刀刃附近的前、后刀面上，压应力
和剪应力很大，但工件外表面处的切削刃 上应力突然下降，形成很高的应力梯度， 引起很大的剪应力。 3)度量 用VN的宽度。
2)残余应力
残余应力是指没有外力作用的情况下，在物 体内部保持平衡而存留的应力。
a.切削温度
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磨损过程及磨损钝标准
损标准加工磨损量测量粗糙度阶段变化难加工材料自动化生产切削性能国际标准
磨损到一定的限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。
典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示，AB是
段，BC是正常磨损阶段，CD是急剧磨损阶段。
使用刀具时，应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。
刀具磨损的检测
两大类：一类是直接测量法，它是在非切削时间内直接测量（或通过工件尺寸的变化来测量）刀具的磨耗量；另一类
法，它是在切削时测定与刀具有关的物理量（如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度）的变化来判断。
在实际生产中，不允许经常卸下刀具来测量磨损量，因
09-11-24 15:26:27
刀具磨损到一定的限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。
典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示，AB是初期磨损阶段，BC是正常磨损阶段，CD是急剧磨损阶段。
使用刀具时，应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。
刀具磨损的检测方法可分为两大类。
一类是直接测量法，它是在非切削时间内直接测量（或通过工件尺寸的变化来测量）刀具的磨耗量。
另一类为间接测量法，它是在切削时测定与刀具有关的物理量（如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度）的变化来判断刀具的磨损。
在实际生产中，不允许经常卸下刀具来测量磨损量，因而总是根据切削过程中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。
例如粗加工时，可以观察已加工表面是否出现亮带，切屑颜色和形状是否变化，以及是否出现振动和不正常的声音等。
精加工可观察已加工表面粗糙度的变化以及测量加工零件的形状和尺寸精度等。
在用实验评定刀具材料的切削性能时，常与后刀面的磨损量作为衡量刀具磨钝的标准。
国际标准ISO统一规定以1/2切削深度处后刀面上测定的磨损带宽度VB（见图2-4）作为刀具磨钝标准。
但对自动化生产用的刀具及预调刀具等，则长以沿工件径向的刀具磨损尺寸（称为刀具的径向磨损量NB）作为衡量刀具的磨钝标准。
-5 典型的刀具磨损过程曲线加工条件不同时所规定的磨钝标准也不同，例如精加工的磨钝标准较小，粗加工较大。
工艺系统的刚度较低时，应考虑在磨钝标准内是否会振动，所以规定的磨钝标准较小。
切削难加工材料时，磨钝标准较小。
各种刀具磨钝标准的具体数值可参考有关专业手册。
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[原文] http://www.jd37.c om/tec h/200811/40857.html。