刀具磨损形式
简述刀具磨损形态的种类
简述刀具磨损形态的种类
刀具是机械加工中不可或缺的工具，但是在使用过程中，由于摩擦、磨损等因素的影响，刀具会逐渐失去其原有的锋利度和精度，这就需要对刀具进行磨损分析，以便及时更换或修复刀具，保证加工质量和效率。
下面将介绍刀具磨损形态的种类。
1. 刀尖磨损
刀尖磨损是刀具磨损中最常见的一种形态，主要表现为刀尖的磨损和变钝。
刀尖磨损会导致切削力增大，加工质量下降，甚至会出现刀具断裂等问题。
2. 刀面磨损
刀面磨损是指刀具表面的磨损，主要表现为刀面的磨损和变平。
刀面磨损会导致加工表面粗糙度增大，加工精度下降，同时也会影响刀具的寿命。
3. 刀侧磨损
刀侧磨损是指刀具侧面的磨损，主要表现为刀侧的磨损和变平。
刀侧磨损会导致加工精度下降，同时也会影响刀具的寿命。
4. 刀柄磨损
刀柄磨损是指刀具柄部的磨损，主要表现为刀柄的磨损和变形。
刀
柄磨损会导致刀具的稳定性下降，加工精度下降，同时也会影响刀具的寿命。
5. 刀片磨损
刀片磨损是指刀具刀片的磨损，主要表现为刀片的磨损和变形。
刀片磨损会导致加工表面粗糙度增大，加工精度下降，同时也会影响刀具的寿命。
刀具磨损形态的种类很多，不同的磨损形态会对加工质量和效率产生不同的影响，因此在使用刀具时，需要及时对刀具进行磨损分析，以便及时更换或修复刀具，保证加工质量和效率。
2.6-刀寿命使用具磨损和刀具解析
机械制造技术基础 — 金属切削原理
2.6 刀具磨损和刀具使用寿命
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粘结磨损程度主要取决于刀具材料和工件材料在不同 温度下的相互亲和能力。（粘结强度系数K0）
硬质合金晶粒越小，磨损越慢；
刀具与工件的硬度比，刀具表面形状和组织，切削条 件和工艺系统刚度等都影响粘结磨损的速度。
材料时，主要发生这种磨损。
机械制造技术基础 — 金属切削原理
2.6 刀具磨损和刀具使用寿命
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后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC； 中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处 磨损严重，以VN表示。
（三）边界磨损
切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接 触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、硬 质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。
粘结磨损加剧
◆ 扩散磨损
—— 高温下发生
◆ 化学磨损 —— 高温情况下，在切削刃工作边界发生
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2.6 刀具磨损和刀具使用寿命
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对一定刀具和工件材料，起主导作用的是切削温度，低温 时以机械磨损（硬质点磨损）为主，高温时以热、化学磨 损（粘结、扩散、化学磨损）为主；
高速钢刀具（硬质点磨损和粘结磨损）； 硬质合金刀具（粘结磨损和扩散磨损）； 氧化铝陶瓷刀具（机械磨损和粘结磨损）； 立方氮化硼刀具的扩散磨损很小，而金刚石刀具的扩散 磨损很大，金刚石刀具不宜加工钢料。
• (2)正常磨损阶段 经过初期磨损后，刀具后刀面与工件的接 触面积增大，单位面积上承受的压力逐渐减小，刀具后刀面 的微观粗糙表面已经磨平，因此磨损速度变慢，此阶段称为 刀具的正常磨损阶段。它是刀具的有效工作阶段。
刀具磨损识别方法及应用研究
刀具磨损识别方法及应用研究刀具是制造业中非常重要的工具，其质量与性能的好坏直接影响着产品的品质和生产的效率。
而刀具的磨损是制约刀具寿命和使用效果的重要因素之一。
因此，刀具磨损的识别和预测对于保障生产和提高效益有着极其重要的作用。
一、刀具磨损的表现形式刀具磨损的表现形式丰富多样。
一般情况下，磨损形式可分为以下几种：1.刀尖磨损：该种磨损形式是刃口的尖端被磨掉，切削角度变小。
2.侧面磨损：该种形式是刃口侧面被磨损，刀具形状变化，形成不锋利的“臂型”。
3.刃口断裂：该种形式是由于重负载或者材料质地较硬而导致刃口断裂，导致无法继续使用。
4.刃口开裂：该种形式是由于工作过程中刃口上的冲击和压力作用导致刃口裂开，无法正常使用。
二、刀具磨损识别方法刀具磨损的识别方法有很多，如宏观分析法、微观分析法、声学检测、振动谱分析、温度法研究、电子显微镜观察法、电子探针分析法等。
在此就选取其中几种常用的方法做一简单的介绍。
1.宏观分析法宏观分析法主要是从切削面表面形貌和特征来判断刀具的磨损状态。
通常，利用肉眼或者显微镜观察、比较，可以根据切削面的颜色、光泽、切屑特征等一系列表面特征来判断其磨损状态。
宏观分析法具有简单易行、成本低以及检测效果好等特点，但其缺点是无法对磨损程度进行定量判断。
2.微观分析法微观分析法是通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对刀具表面形貌和结晶状态进行观察和分析，通过表面细微缺陷和运动留下的特殊痕迹来判断磨损程度。
微观分析法主要特点是精细、准确、可定量评价刀具磨损状态等。
但微观分析要求检测仪器高端，成本相应也更高。
3.声学检测法声学检测法是一种通过声波检测快速判断刀具的磨损情况的方法。
该方法通过放置固定位置的传感器来检测由刀具发出的声波信号，再根据声音达到的时间以及声音类型和频率等参数，进行判断和评价。
与其他方法相比，声学检测的优点在于速度快，批量检测能力强，同时也是一种非常便捷的检测方式，但其精度比较有限。
刀具磨损及磨钝标准
• 机理：
刀具变钝，摩擦过大，切削力与切削温度迅速增长。 ----------------------------------------------
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磨钝标准的定义：刀具后刀面磨损带中间的平均 磨损量VB允许达到的最大磨损尺寸。（P54表4-1）
精加工刀具，以沿工件径向的刀具磨损尺寸作 为刀具的磨钝标准，称为刀具的径向磨损量NB。
2．热效应磨损 热效应磨损是由于车刀切削工件时产生的切削温度引起的物理、化学综合作 用造成的刀具磨损。下面举例说明。 [例5-1] 高速钢车刀切削时，当切削温度超过相变温度(550～650℃)时，刀 具表面金相组织发生变化，使马氏体组织转变为托氏体或索氏体组织，则硬度下 降，而使刀具产生相变磨损。 [例5-2] 硬质合金车刀切削时，当切削温度超过850～950℃时，刀—屑之间、 刀—工件之间的分子活动能量加大，使两摩擦面间的化学元素相互扩散到对方去。 如刀具中的碳、钨、钴、钛(C、W、Co、Ti)等元素向工件、切屑中扩散，而工 件和切屑中的铁(Fe)元素则向刀具中扩散，这就改变了硬质合金的表层组织，使 其硬度和强度下降，使刀具产生扩散磨损。 前者是刀具的正常磨损，后者使刀具产生急剧磨损。其磨损结果，将使刀具 的几何形状被改变，切削性能丧失。而更严重的是还将造成以下加工质量问题。 ①造成零件直径尺寸不准确。如图5—2所示，车削外圆和内孔时由于刀尖 磨损，刀尖位置后退，使工件直径发生变化。如图5—2(a)的d变为d'，图5—2(L) 的蛔变为D'，所示，造成零件加工尺寸不准确而影响精度。 ②零件的表面粗糙度增大。由于刀具磨损，改变了刀刃和刃口的质量，使粗 糙的刀刃轮廓原封不动地复印在加工表面上。而圆钝的刃口挤压摩擦加工表面， 造成工件表面粗糙不光的程度增大。
刀具磨损形态和磨损机制
刀具磨损形态和磨损机制刀具磨损形态和磨损机制是指在使用中，刀具表面发生的磨损现象以及导致磨损的原因和机制。
刀具磨损的形态和机制是研究和了解刀具性能和使用寿命的重要内容，对提高刀具的使用效率和降低生产成本具有重要意义。
本文将从刀具磨损的常见形态和磨损机制两个方面进行论述。
刀具磨损的形态主要包括以下几种：1.刀尖磨损：刀具工作时，由于与工件直接接触，会引起刀尖磨损。
刀尖磨损的主要形态有齿面磨损、刃口磨损和刃口变形等。
2.刀面磨损：刀面磨损是刀具表面被磨削掉的一层物质，主要表现为刀面的平整度降低、刃口和齿面的楔形刃深度增加。
刀面磨损是刀具使用过程中最为常见的磨损形态。
3.刀腹磨损：刀具的刀腹是连接刃口和刀尖的部分。
由于工件对刀腹的冲击和摩擦，会导致刀腹表面的磨损。
刀腹磨损的形态主要有磨痕、刀腹变形等。
4.刀片裂纹：在切削过程中，刀片受到高频的冲击和振动，容易出现裂纹现象。
切削过程中的高温和应力作用会进一步加剧刀片裂纹的蔓延。
刀具磨损的机制主要包括以下几种：1.粘着磨损：在切削过程中，工件上的金属碎屑会粘附在切削工具的刀面上，形成一个较硬的金属层。
这种粘着层会增加切削力和摩擦力，导致刀具表面磨损。
2.热剥落磨损：高速切削时，由于切削温度升高，刀具表面的材料会发生相变和热应力，从而导致刀具表面材料的剥落。
3.磨粒磨损：工件表面和刀具表面之间存在一些杂质和磨粒，切削时，这些磨粒会和切屑一起在刀具表面划伤，导致刀具磨损。
4.腐蚀磨损：一些特殊工件的加工中，介质和工件表面的反应会导致工具的腐蚀，从而引起刀具表面的磨损。
总之，刀具的磨损形态和磨损机制与切削材料、切削参数以及刀具材料和切削工艺等因素密切相关。
充分了解和研究刀具磨损形态和磨损机制，可以选择合适的刀具材料和切削参数，有效延长刀具的使用寿命，提高切削加工效率。
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。
刀具磨损形态和磨损机制
刀具磨损形态和磨损机制刀具作为一种常见的工具，常常会出现磨损现象。
刀具的磨损形态和磨损机制主要与切削材料的性质以及切削过程中的力学切削和化学切削两种磨损方式有关。
刀具的磨损形态主要有刃口磨损、刀面磨损、背面磨损、刀柄磨损等几种。
刃口磨损是指刀具刃口部分由于材料的剥离、疲劳断裂、氧化磨损等原因造成的。
这种磨损一般表现为刃口变钝、边缘裂纹和刃口齿笑等现象，严重影响了刀具的工作效果。
刀面磨损则是指刀具刀面部分由于与加工材料的摩擦、冲击等作用力造成的磨损。
磨损形式有切削磨损、高温磨损和化学磨损等。
切削磨损是指切屑和毛刺的冲击和摩擦使刀面上的颗粒状划痕、逐渐移除的过程，表面变得粗糙；高温磨损是由于切削过程中产生的高温导致了材料的软化和氧化，使刀面上出现融化现象；化学磨损则是由工件材料中的化学元素与刀具材料发生反应而发生的磨损现象。
背面磨损是指刀具的背面部分由于切削过程中工件的冲击和摩擦作用导致的磨损。
背面磨损通常表现为背面的磨损凹陷、褪色和裂纹等。
刀柄磨损是指刀柄部分由于振动、冲击作用以及与夹持设备接触等原因造成的磨损。
刀柄磨损主要体现在刀柄的腐蚀、变形和断裂等方面，会使刀具的稳定性和刚度下降。
刀具的磨损机制主要包括力学切削磨损和化学切削磨损两个方面。
力学切削磨损是指刀具在切削过程中由于受到工件硬度、切削力、切削热等因素的影响而受到机械磨损。
这种磨损的机制主要有切削疲劳、磨损磨损和断裂磨损等。
切削疲劳是指在刀具切削过程中由于反复受到循环应力作用，导致疲劳裂纹的形成和扩展，最终导致刃口断裂。
磨损磨损是在切削过程中由于切削颗粒的冲击和划削作用导致刀具表面材料剥离的现象。
断裂磨损则是由于刀具材料的缺陷和不均匀性造成的断裂。
化学切削磨损是指刀具在切削过程中由于与工件材料的化学反应发生磨损。
例如，在铸铁切削过程中，铸铁中的硫、铅等元素会与刀具材料的碳、铁发生化学反应，形成粘附物或气体，导致刀具表面产生腐蚀、氧化和粘附等磨损。
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。