刀具的磨损及其原因
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。
刀具常见的磨损形式
刀具常见的磨损形式1、后刀面磨损Flank wear●图像●形成原因：刀具材质太软切削速度过高后角过小进给率过小●应对措施：降低切削速度选择更耐磨的硬质合金检查刀尖高度选择进给量与切深的正确比例2、月牙洼磨损Crater wear●图像●形成原因：刀具材质过软切削速度过高进给过大●应对措施：降低切削速度和/或进给量选择较耐磨的材料选用配正前角刀具3、积屑瘤Welding●图像●形成原因：切削速度不合适进给太低刀具不够锋利刀具/工件材料不匹配●应对措施：改变切削速度增加进给采用冷却液减小倒棱扩大前角选用低亲和性的刀具材料4、条纹状磨损Notching●图像●形成原因：主要是由于切削速度太高或工件太硬(尤其是表面硬皮)而引起的严重摩擦；锯齿形切屑的摩擦。
●应对措施：降低切削速度减小主偏角选择更耐磨的硬质合金5、梳状裂纹Thermal cracking●图像●形成原因：由于温度变化，尤其是在断续切削时，会在刀刃上出现裂纹。
刀具材料过硬。
*主要出现在铣削时。
●应对措施：选择一种耐热性能更好的材料使用冷却液要么不间断并且足量，要么干脆不使用。
6、崩刃Flaking●图像●形成原因：切削阻力太高切削深度或进给太大积屑瘤脱落断屑不良●应对措施：选择较硬的硬质合金材料选用比较稳定的刀刃几何形状来防止出屑冲击通过改变切削值或改变排屑槽来改变排屑方向。
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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简述刀具磨损的过程
简述刀具磨损的过程刀具磨损是指刀具在工作时表面出现的磨损和退化现象。
刀具在使用过程中会受到各种因素的影响,例如压力、温度、切削速度和进给量等,这些因素会导致刀具表面的磨损。
刀具磨损的过程可以分为三个阶段:1. 初始磨损:在刀具开始工作后,其表面出现的早期磨损。
这种磨损通常是由于刀具与切削材料之间的摩擦引起的。
随着时间的推移,刀具表面的磨损会越来越厉害,直到达到极限值,形成明显的磨损层。
2. 过渡磨损:在这个阶段,刀具表面的磨损已经比较严重了,但是刀具表面仍然保持着一定的锋利度。
这种磨损通常是由于刀具与切削材料的过度接触引起的。
随着时间的推移,刀具表面的磨损会越来越严重,直到刀具完全失去锋利度,形成平滑的磨损层。
3. 晚期磨损:在这个阶段,刀具表面的磨损已经非常严重,几乎失去了所有的锋利度,并且出现大量的磨损颗粒。
这种磨损通常是由于刀具表面与切削材料的激烈摩擦引起的。
刀具磨损的影响非常广泛,不仅会对刀具的寿命产生影响,还会对加工质量和效率产生影响。
为了减少刀具的磨损,可以通过以下措施进行改善:1. 合理选择刀具材料:刀具材料应该具有良好的耐磨性和韧性,以满足刀具的加工需求。
2. 控制刀具的进给量:进给量过大会导致刀具表面的磨损加剧,而过小的进给量则会降低加工效率。
因此,应该根据实际情况控制刀具的进给量。
3. 进行刀具涂层:刀具涂层可以提高刀具的耐磨性,减少刀具表面的磨损。
常用的刀具涂层包括硬质合金涂层、陶瓷涂层和聚氨酯涂层等。
4. 定期维护和更换刀具:定期维护和更换刀具是减少刀具磨损的有效措施。
应该根据刀具的使用频率和使用寿命,定期更换刀具。
刀具磨损的形态及其原因
刀具磨损的形态及其原因
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。
刀具破损的形式主要有磨损和破损两类。
前者是连续的逐渐磨损，属正常磨损;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，属非正常磨损。
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。
刀具正常磨损的形式有以下几种:
1.前刀面磨损
2.后刀面磨损
3.边界磨损(前、后刀面同时磨损）
从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。
机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的，热、化学磨损则是由粘结(刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象)、扩散（刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方扩散、腐蚀)等引起的。
磨粒磨损
在切削过程中，刀具上经常被一些硬质点刻出深浅不一的沟痕。
磨粒磨损对高速钢作用较明显。
粘结磨损
刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象，称粘结。
粘结磨损就是由于接触面滑动在粘结处产生剪切破坏造成。
扩散磨损
切削时在高温作用下，接触面间分子活动能量大，造成了合金元素相互扩散置换，使刀具材料机械性能降低，若再经摩擦作用，刀具容易被磨损。
扩散磨损是一种化学性质的磨损。
相变磨损
当刀具上＊高温度超过材料相便温度时，刀具表面金相组织发生变化。
如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧。
氧化磨损
氧化磨损是一种化学性质的磨损。
刀具磨损的原因汇总
1、磨料磨损
主要原因是工件材料中的杂质，基体组织中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬质点和积屑瘤的碎片，在刀具表面划出沟纹所造成的机械磨损。
在各种切削速度条件下，都存在磨料磨损，它是低速刀具磨损的主要原因。
减小这种磨损的主要方法，是降低刀具切削部分的表面粗糙度，采用相应的润滑性能好的切削液。
2、粘结磨损
在一定的压力和温度的作用下，刀具切削部分与切屑接触和摩擦，将会产生材料分子间的吸附作用，刀具材料的部分硬质点会被工件和切屑带走，造成粘结磨损。
3、扩散磨损
切削时，在高温的作用下，接触面之间分子活动能量大，产生合金元素相互相置换，如高速刀具在前刀面上形成含Cr、C较高的白色层，不断被切屑带走。
切削钢件温度在800~1000度时，硬质合金中的Co、C、W扩散到切屑中去，钢中的Fe扩散到刀面上，形成硬度低而脆的复合碳化物，加速刀具磨损。
金刚石和立方氮化硼乃具材料也存在扩散磨损。
在硬质合金中，添加TaC、NbC、VC,可提高硬质合金抗扩散温度，减少扩散磨损。
4、化学磨损
空气中的氧在高温条件下，会使硬质合金产生表面氧化膜，形成一层硬度较低的化合物，被切屑带走，造成刀具磨损，称为化学磨损。
刀具磨损原因及改进方法
切削刃塌下或后刀面凹陷，倒致切削控制差和表面质量差。后刀面磨损会导致刀片崩刃。
切削温度太高 并且压力太大
切屑刃塌下：降低切削速度
塑性变形原因
方法
影 响
选用更高的抗塑性变形能力的硬牌号
后刀面凹陷：降低进给
刃口的破损
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
积屑瘤 牌号太脆 刀片槽形强度太低
影响
原因
改进方法
采用顺铣的方法
充足的冷却液
采用更耐磨的刀片材料或涂层
逐步加大走刀量
前刀面和后刀面同时磨损
这是一种兼有上述两种情况的磨损形式。在切削塑性 金属时，经常会发生这种磨损。
积 屑 瘤
低速切削，负前角切削
过度的月牙洼磨损会降低切削刃强度。
影响
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
磨钝标准的选择
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。
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。
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。
原因
影 响
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
刀具磨钝标准
表示方法
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。 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。
CNC机床加工中的刀具磨损与寿命
CNC机床加工中的刀具磨损与寿命刀具是CNC机床加工过程中的重要组成部分，直接影响加工质量和效率。
然而，刀具磨损是不可避免的现象，会降低加工精度和提高成本。
本文将讨论CNC机床加工中刀具磨损的原因、磨损的类型以及延长刀具寿命的方法。
一、刀具磨损的原因1.1 转速和进给率不合理CNC机床刀具磨损的一个主要原因是转速和进给率的选择不合理。
当刀具转速过高或进给率过快时，刀具与工件之间的摩擦会增加，导致刀具磨损加剧。
因此，合理选择切削参数对减少刀具磨损至关重要。
1.2 刀具材料与刀具性能不匹配刀具材料的选择对刀具磨损有着重要的影响。
不同材料的刀具适用于不同的加工材料和切削条件。
选择合适的刀具材料可以降低磨损率，并提高刀具寿命。
1.3 缺乏刀具润滑与冷却刀具在加工过程中会因为高温而产生磨损，缺乏合适的润滑与冷却措施会加剧刀具磨损。
适当的润滑与冷却可以降低刀具温度，减少摩擦，从而延长刀具寿命。
二、刀具磨损的类型2.1 刀尖磨损刀尖磨损是指刀具的主切削刃受到磨损。
此类型的磨损会导致切削力增加，切削力不稳定，甚至导致表面质量下降。
当刀尖磨损达到一定程度时，刀具需要更换。
2.2 表面磨损表面磨损是刀具表面被磨损掉的现象。
表面磨损可能导致刀具表面粗糙度增加，影响加工表面质量。
及时更换磨损严重的刀具可以减少表面磨损对加工质量的负面影响。
2.3 切削刃磨损切削刃磨损是指刀具切削刃磨损掉的现象。
切削刃磨损会导致切削刃失去原有的锋利度，从而加大切削力和摩擦。
定期对切削刃进行修复或更换可以延长刀具寿命。
三、延长刀具寿命的方法3.1 合理选择刀具材料根据加工材料和切削条件选择合适的刀具材料，可以降低刀具磨损率和延长刀具寿命。
常见的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
对于不同的加工需求，应选择相应的刀具材料。
3.2 控制刀具的转速和进给率合理的转速和进给率可以减小刀具与工件之间的摩擦，降低刀具磨损率。
通过对切削参数的优化与调整，可以有效延长刀具的使用寿命。
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2破损
在切削刃或刀面上产生裂纹、崩刃或碎裂的果它经受不住强大的应力，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。
比较：磨损：是一个比较缓慢的逐渐发展的刀具表面损伤过程
破损：是一个突发过程，刹那间使刀具失效
形成条件：加工塑性材料,v较小,hD较小（hD<0.5）；加工脆性材料
影响：切削力↑,切削温度↑,产生振动，降低加工质量
③前、后刀面磨损
要求学生看书并能够根据黑板上列出的提纲拎出要点
金属切削原理与刀具教案
形式：界于以上二者之间
形成条件：中等切削厚（ac=0.1~0.5mm）塑性材料
2、非正常磨损
1卷刃
形式：脆性破损：硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损，脆性破损又分为崩刃、碎断、剥落和裂纹破损
塑性破损
要求学生能够根据前面的内容自己比较
金属切削原理与刀具教案
二、 刀具磨损的原因
◆磨粒磨损（硬质点磨损）
——各种切速下均存在
——低速情况下刀具磨损的主要原因
◆粘结磨损（冷焊）
高速钢：550~600度
[小结]
1、刀具的磨损形式
2、刀具磨损的原因
[作业]
书P52 1、2
根据书本内容自学
教后小记
金属切削原理与刀具教案
课题
§4、1刀具的磨损及其原因
授课日期
教材
分析
1、刀具的磨损形式
2、刀具磨损的原因
3、刀具的磨损过程
学情
分析
这部分内容理论性较强，学生虽然在实习过程中接触过，但不能解释原因，缺乏理论知识
教学
目标
1、掌握刀具磨损的三种形式并能够分析
2、了解刀具磨损的原因
重点
掌握刀具磨损的三种形式并能够分析
难点
了解刀具磨损的原因
[复习]
1、影响切削温度的各方面因素
2、切削温度的测量
3、磨削热与磨削温度
[新课]
一、 刀具的磨损形式
正常磨损
非正常磨损
1、正常磨损
①前刀面磨损
形式：月牙洼
形成条件：加工塑性材料，v大，hD大（hD>0.5）
影响：削弱刀刃强度，降低加工质量
②后刀面磨损
形式：后角=0的磨损面（参数——VB，VBmax）
——刀具材料与工件材料亲和力大
——刀具材料与工件材料硬度比小粘结磨损加剧
——中等偏低切速
◆扩散磨损
——高温下发生，刀具的物理机械性能降低
YG类硬质合金与钢扩散作用温度为850~900度
YT类硬质合金与钢扩散作用温度为900~950度
◆相变磨损
——刀具上最高温度超过材料相变温度
合金工具钢：300~350度