4.2 刀具寿命及其影响因素(了解)
刀具寿命名词解释
刀具寿命名词解释刀具寿命是指刀具在使用过程中能够保持良好的加工质量和效率的时间。
刀具寿命的长短直接影响着加工效率和成本，因此，准确地了解和掌握刀具寿命的相关概念和知识对于提高加工质量和效率、降低成本具有重要意义。
一、切削速度切削速度是指刀具在加工过程中相对于工件表面的线速度。
它是刀具寿命的重要参数之一，切削速度过高会导致刀具过早磨损，而过低则会影响加工效率。
切削速度的计算公式为：n×π×D，其中n为主轴转速，D为刀具直径。
二、进给量进给量是指刀具在加工过程中沿着工件表面的运动距离。
进给量过大会导致切削力过大，从而影响刀具寿命，进给量过小则会影响加工效率。
进给量的计算公式为：f×n×z，其中f为进给速度，n为主轴转速，z为每齿进给量。
三、切削深度切削深度是指刀具在加工过程中沿着工件表面的切削深度。
切削深度过大会导致切削力过大，从而影响刀具寿命，切削深度过小则会影响加工效率。
切削深度的计算公式为：a×sinα，其中a为刀具半径，α为刀具与工件表面的夹角。
四、刀具磨损刀具磨损是指刀具在使用过程中由于摩擦和热量的作用而逐渐失去切削能力的过程。
刀具磨损是刀具寿命的主要因素之一，磨损过度会导致刀具失效。
常见的刀具磨损形式包括刀尖磨损、刀面磨损和刀片边缘磨损等。
五、断刀断刀是指在加工过程中，刀具由于受到过大的切削力或者其他原因而断裂的现象。
断刀是刀具寿命的一种极端表现，它不仅会影响加工效率，还会造成工件损坏和安全事故。
六、刀具寿命刀具寿命是指刀具能够保持良好的加工质量和效率的时间。
刀具寿命的长短受到多种因素的影响，包括刀具材料、切削条件、刀具几何形状等。
对于同一种刀具材料和加工条件，刀具寿命的长短主要取决于刀具的几何形状和质量。
综上所述，刀具寿命是一个复杂的概念，它不仅受到切削条件和刀具几何形状的影响，还受到刀具材料和制造工艺的影响。
准确地了解和掌握刀具寿命的相关知识和技术，对于提高加工质量和效率、降低成本具有重要意义。
金属切削加工中刀具寿命的影响因素
金属切削加工中刀具寿命的影响因素刀具是金属加工中不可或缺的工具，而刀具寿命则是判断刀具性能和经济效益的重要指标之一。
在金属切削加工中，刀具寿命受到许多因素的影响，包括切削材料、加工条件、刀具设计和刀具材料等。
本文将针对这些影响因素展开讨论，以帮助人们更好地理解刀具寿命的形成和延长。
首先，切削材料是影响刀具寿命的重要因素之一。
不同材料的硬度、塑性和热导率等物理性能差异使得刀具与工件之间的摩擦和磨损程度不同。
通常来说，硬度较高的金属材料会更容易磨损刀具刃口，从而降低刀具寿命。
而刃口磨损会导致切削力增加，使得刀具受到更大的冲击和挤压力，加速刀具的失效。
其次，加工条件也是影响刀具寿命的因素，例如切削速度、进给速度和切深等。
过高或过低的切削速度都会对刀具的寿命产生不利影响。
过高的切削速度容易导致刀具发生过热和磨损，而过低的切削速度则容易引起刀具与工件之间的黏着，影响切削效率和刀具寿命。
进给速度和切深也会对刀具寿命产生影响。
过大的进给速度和切深容易导致刀具受到巨大的冲击和挤压力，造成刀具的剥落和断裂。
刀具设计也是一个关键因素。
合理的刀具设计可以降低切削力和切削温度，从而延长刀具寿命。
例如，采用合适的刀具形状和刀具尺寸可以减少切削力和切削温度，提高刀具的耐磨性和降低刀具振动。
此外，刀具的涂层和表面处理也可以提高刀具的寿命。
通过合适的涂层选择和表面处理技术，可以增加刀具的耐磨性和抗腐蚀性，减少刀具与工件之间的黏着和磨损。
刀具材料也在很大程度上影响着刀具寿命。
常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金和陶瓷等。
不同材料的硬度、耐热性和耐磨性差异导致了刀具寿命的差异。
高速钢虽然成本低廉，但其硬度和热稳定性相对较低，适用于一些低速切削加工。
而硬质合金和陶瓷刀具由于其高硬度、高热稳定性和抗磨性能，适用于高速切削加工，并能够延长刀具寿命。
此外，刀具的使用和维护也直接影响着刀具寿命。
正确的使用和维护可以减少刀具的磨损和损坏。
例如，注意合理选择切削参数，在工件上加工合适的冷却润滑液以降低刀具温度，定期清洗和润滑刀具以防止切屑堆积和生锈等。
CNC机床加工中的刀具寿命与管理技术
CNC机床加工中的刀具寿命与管理技术在CNC（计算机数控）机床加工过程中，刀具的寿命和管理技术是至关重要的。
刀具的质量和使用寿命直接影响到加工效率和产品质量。
本文将从刀具寿命的影响因素、刀具管理技术以及如何提高刀具寿命等方面进行探讨。
一、刀具寿命的影响因素1. 材料选择：刀具的材料选择对寿命具有重要影响。
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
不同材料的刀具适用于不同的加工材料和加工方式，正确选择刀具材料能有效延长刀具的寿命。
2. 刀具几何形状：刀具的几何形状决定了其在加工过程中的切削行为和受力状况。
合理的刀具几何形状能减小切削力，降低刀具磨损，并延长刀具的寿命。
3. 刀具涂层：刀具涂层是提高刀具使用寿命的重要手段。
常见的刀具涂层有TiN、AlTiN、TiCN等，这些涂层能有效降低刀具与工件之间的摩擦，提高刀具抗磨性能。
4. 加工参数：加工参数的合理选择对刀具寿命的影响也非常大。
包括切削速度、进给速度、切削深度等。
合理调节加工参数，降低切削温度和切削力，能有效延长刀具的使用寿命。
二、刀具管理技术1. 刀具定期保养：定期对刀具进行保养和维修是刀具管理的基础。
包括定期清洗刀具、修复刀具的刀面、重新磨削刀具等。
保持刀具的良好状态，能提高切削效果和刀具寿命。
2. 刀具标识与追踪：在管理过程中，为每把刀具做好标识，并建立相应的刀具追踪系统。
通过追踪刀具的使用情况和使用寿命，及时进行更换和修复，确保刀具始终处于良好状态。
3. 刀具尺寸测量与校检：定期对刀具进行尺寸测量和校检，确保其精度和使用性能。
若发现刀具尺寸偏差过大，及时进行调整或更换，避免因刀具尺寸偏差导致的加工质量下降和刀具寿命缩短。
4. 刀具库存管理：建立合理的刀具库存管理制度，根据加工需求和刀具寿命，合理控制和管理刀具的数量和类型。
及时补充和调整刀具库存，避免因刀具的缺失或闲置而影响加工效率。
三、提高刀具寿命的方法1. 刀具切削温度的控制：降低切削温度是延长刀具寿命的重要方法之一。
机床加工过程中的刀具使用寿命分析
机床加工过程中的刀具使用寿命分析机床加工是制造业中最重要的一环，而刀具则是机床加工的核心。
刀具是指用于切削加工材料的工具，如车刀、铣刀、钻头等。
刀具的使用寿命是指刀具在正常使用条件下，能够切削工件所需的时间。
因为刀具的使用寿命直接影响到加工效率和加工质量，因此在机床加工过程中，刀具使用寿命的分析十分重要。
一、刀具使用寿命的影响因素1. 材质刀具的材质是影响其使用寿命的主要因素之一。
目前市场上常见的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷等。
其中，硬质合金刀具具有硬度高、耐磨性好等优点，适用于高速、高效率的加工，但价格也相对较高。
2. 加工材料不同的加工材料对刀具的磨损程度也有所不同。
例如，钢材比铸铁要坚硬，因此使用同一种刀具切削这两种材料，钢材会对刀具的磨损产生更大的影响。
3. 加工条件刀具的使用寿命还受到加工条件的影响。
加工条件包括刀具的进给速度、转速、切削深度等参数。
如果这些参数的设置不当，都会导致刀具的磨损加剧，从而影响其使用寿命。
4. 加工环境加工环境也是一个影响刀具寿命的因素。
如果加工环境中存在大量的灰尘、水分或者化学物质，都会对刀具的表面产生影响，加速刀具的磨损。
二、刀具使用寿命的分析方法1. 经验法经验法是一种比较简单的分析方法，该方法是通过经验总结得出，并不能保证分析的准确性。
例如，我们可以通过对不同切削条件下的刀具使用寿命进行统计，以此得出刀具在各种条件下的使用寿命范围。
但这种方法并不能保证其适用性，因为实际情况会受到多种因素的影响。
2. 统计法统计法是一种相对较为科学的分析方法，该方法通常采用大量的实验数据进行分析。
例如，可以对同一种刀具在不同加工条件下的使用寿命进行统计，以此得出其使用寿命和不同加工条件的关系，从而预测出在其他特定条件下的使用寿命。
3. 数学模型法数学模型法是最为科学的一种分析方法，该方法通常需要进行较为复杂的计算和建模。
例如，可以基于刀具与工件之间的相互作用，建立一种动态刀具磨损模型，以模拟刀具在不同加工条件下的使用寿命。
影响刀具寿命的因素及延长使用寿命的方法
影响刀具寿命的因素及延长使用寿命的方法1、影响刀具寿命的主要因素影响刀具寿命的因素可分为客观因素和主观因素：客观因素有如下几点：1）刀具的材质选用不合理；2）切削条件选用不合理，如切削速度、背吃刀量；3）被加工零件的材质、硬度改变；4）产品的品质要求改变，如尺寸精度、表面粗糙度；5）设备的刚性和主轴的跳动等；6）刀具质量不合；7）刀具品牌更换；8）刀具质量不稳定；9）未对刀具进行质量检验。
主观因素有如下几点：第一，不遵守刀具的使用规范和保养规范。
现场无刀具使用、保养规范，有了规范未按要求执行。
如刀具现场5S没做好，很多刃具生锈未及时除锈、上油等。
第二，未进行按寿命更换：未设定每把刀具的基准寿命，即使有寿命基准但较粗放，亦未按照寿命更换刀具，存在过度使用刀具的情况，导致加工的产品不良率和制造成本上升。
第三，更换周期是建立在理想状态下的，而企业在实际生产的时候，切削条件会发生一些变更，产品形状、硬度发生了变化或偏差。
出现这个问题的时候，现场的切削条件必须要变更。
要遵守更换规范，更多的时候是精度要关注现场的变异问题，对刀具更换的设定值要经常修正，包括刀具的更换方法、重点、切削条件这些相应的要素。
规范要不断地进行检讨修正，遵守才有意义，不然的话，死板的遵守只能导致一些坏的后果。
第四，一味地追求降成本，引进各种廉价品牌刀具，导致刀具寿命不稳定，生产者抱怨增加。
第五，重磨刀具质量不稳定也是一个主要原因。
因刀具刃磨人员、设备精度、操作者等原因导致刃磨刀具质量不稳定或刃磨次数减少，也会影响刀具的整体使用寿命。
2、延长刀具使用寿命的方法刀具在出厂时就已经拥有了理想寿命，但是正常使用状态下比较难得达到理想状态，如何接近理想寿命，我们加工中应该注意以下几点：（1）加强日常保养，通过一些看似简单的工作将刀具的寿命延长：a)生产现场，尤其是刀具夹持装置、工作台面、刀具存放场所等，要进行彻底的3S活动。
b)定期进行刀具精度的维护保养。
刀具的寿命
重
点 掌握刀具寿命的概念
难
点 掌握各因素分别是如何影响刀具寿命的
[复习]
1、刀具的磨损过程
2、经济磨钝标准
3、工艺磨钝标准
[新课]
一、刀具的寿命
1、刀具寿命：一把新刀 (或重新刃磨过的刀具)从开始使
用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时 两个概念一定
间，称为刀具寿命。
要区分开
2、刀具总寿命：对于可重磨刀具，刀具寿命指的是刀具
[小结] 1、刀具的寿命 2、影响刀具寿命的各种因素
[作业] 书 P52 6
教 后 小 记
３
金属切削原理与刀具教案
四、刀具耐用度合理确定 刀具耐用度对切削加工的生产率和成本都有直接的
影响，不能定的太高或太低，如果定的太高，势必要选 择较小的切削用量，从而增加切削加工的时间，导致生 产率的下降。如果定的太低，虽然可以采取较大的切削 用量，但会使换刀、磨刀或调整机床所用时间增加过多， 生产率也会下降。
通常确定刀具耐用度的方法有两种。一是最高生产 耐用度；二是最低生产成本耐用度。
确定各种刀具耐用度时，可以按下列准则考虑： （1） 简单刀具的制造成本低，故它的耐用度较
复杂刀具的低。 （2） 可转位刀具切削刃转位迅速，更换简单，
刀具耐用度可选低一些。 （3） 精加工刀具切削负荷小耐用度选的可高一
些。 （4） 自动加工数控刀具应选较高耐用度。
率。耐热性愈低的刀具材料，斜率应该愈小，切削速度
对刀具寿命影响应该愈大。
右图为各种刀具材料加工同一种工件材料时的后刀
面磨损寿命曲线，其中由于陶瓷刀具的耐热性很高，陶
瓷刀具的寿命曲线的斜率比硬质合金和高速钢的都大，
但是在低速时，其刀具寿命比硬质合金的还要低。
机械加工中的刀具寿命分析与优化
机械加工中的刀具寿命分析与优化在机械加工过程中，刀具是不可或缺的工具之一。
刀具的使用寿命直接影响着加工质量和效率。
因此，对刀具寿命进行分析与优化是非常重要的。
本文将从不同角度探讨机械加工中的刀具寿命，并提出一些优化方案。
1. 刀具寿命的衡量指标刀具寿命是指在一定的加工过程中，刀具可以正常工作的时间或加工的工件数量。
常见的衡量刀具寿命的指标有切削时间和加工工件数量两种。
切削时间是指刀具一直处于切削状态的时间，包括实际切削时间和非切削时间。
实际切削时间是指刀具真正参与切削加工的时间，而非切削时间是指刀具由于各种原因而无法切削的时间，如刀具更换、清洗、修整等。
通过减少非切削时间，可以延长刀具的使用寿命。
加工工件数量是指刀具在完成一定数量的加工工件后需要更换的次数。
这个指标主要考虑的是刀具的耗损程度。
加工工件数量较高表明刀具的耐磨性较好，寿命较长，反之则寿命较短。
2. 刀具寿命的影响因素刀具寿命受到多种因素的影响，包括刀具材料、切削条件、加工材料等。
刀具材料的选择对刀具寿命有着重要的影响。
不同的刀具材料具有不同的硬度、强度和耐磨性，因此其寿命也会有所不同。
合理选择适合加工材料的刀具材料，可以大大延长刀具的使用寿命。
切削条件是指刀具在加工过程中的切削速度、切削深度和切削进给速度等参数。
合理的切削条件可以最大限度地减少刀具的磨损和损伤，进而延长刀具的使用寿命。
加工材料对刀具寿命也有着重要的影响。
不同的材料具有不同的硬度和切削性能，对刀具的磨损程度不同。
合理选择适合加工材料的刀具，可以有效降低刀具的磨损程度，延长刀具的使用寿命。
3. 刀具寿命的分析方法为了有效延长刀具的使用寿命，需要采用适当的分析方法对刀具寿命进行评估和分析。
常用的刀具寿命分析方法有寿命曲线法和寿命指标法。
寿命曲线法是通过观察刀具的切削力、磨损程度和切削温度等参数的变化趋势来判断刀具的寿命。
寿命指标法是通过统计和计算实际加工过程中刀具的使用寿命，得出刀具的平均寿命和寿命分布状况。
刀具使用寿命的名词解释
刀具使用寿命的名词解释刀具使用寿命是指刀具在特定条件下能够保持其原有性能和功能的时间。
它是衡量刀具质量和性能的重要指标，也是制造业和加工业中不可忽视的重要要素。
刀具使用寿命的长短直接影响着生产效率、产品质量和成本控制。
一、刀具初次磨刃使用寿命刀具初次磨刃使用寿命也被称为原始刀具寿命，指的是刀具在其初始使用阶段中，能够保持其预期性能和功能的时间。
这一时期的刀具使用寿命通常较长，因为刀具的刃口初始状态较好，磨削边缘清晰锋利，能够有效地完成各种加工任务。
二、刀具寿命的延长方式1. 应用适当的切削参数：合理选择切削速度、进给速度和切削深度，根据材料和加工要求进行调整。
过高的切削速度和进给速度会增加刀具的磨损和损坏风险，过大的切削深度会受到刀具强度和刚性的限制。
2. 选择高品质的刀具材料：刀具材料的选择对刀具寿命有着重要的影响。
高硬度、高韧性和耐磨损的刀具材料能够提供更长的使用寿命。
3. 采用适当的润滑和冷却方式：合理的冷却润滑可以降低刀具的温度，减少磨损和蠕动，提高切削质量和效率。
4. 定期检查和维护刀具：定期检查刀具的磨损和损坏程度，并及时进行维护或更换。
及时更换磨损严重的刀具可以避免切削质量下降和工件受损。
5. 合理存储和保养刀具：刀具在不使用时应存放在干燥、通风的地方，避免接触湿度过高的环境。
在存放和使用时，应注意防护和避免碰撞，以免刀具表面受损。
三、刀具寿命的检测和评价1. 刀具磨损检测：刀具磨损是刀具使用寿命到达一定程度时常见的现象，通常通过观察刃口磨损程度来判断。
常用的方法包括目测法、测量法和光学法。
2. 刀具失效检测：刀具失效是指刀具在使用过程中由于磨损、破损或疲劳等原因导致无法继续使用的情况。
刀具失效通常通过观察刀具表面破损、刃口出现断裂等现象来判断。
3. 刀具寿命评价：刀具寿命的评价主要包括切削时间、产量、切削质量和成本等指标。
通过综合考虑这些指标可以得出刀具的实际寿命和效率。
四、刀具寿命的影响因素1. 材料属性：切削材料的硬度、韧性和切削性能等因素会直接影响刀具的磨损和损坏情况。
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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
的损坏,称为非正常磨损。 这种磨损是随机 的,故应及时解决。
二、 刀具磨损的原因
刀具磨损与一般机械零件的磨损不同,有 两点比较特殊,其一是刀具前面所接触的切 屑和后面所接触的工件都是新生表面,不存 在氧化层或其他污染;其二是刀具的摩擦是 在高温、高压作用下进行的 。 对于一定的 刀具材料和工件材料,切削温度对刀具的磨 损具有决定性的影响,温度越高,刀具磨损越 快。
五、刀具耐用度
刀具由刃磨后开始切削一直到磨损量达 到磨钝标准为止的总切削时间(即刀具两次 刃磨之间实际进行切削的总时间) ,称为刀具 耐用度,用符号 T表示,单位是 min。
刀具寿命是指一把新刀从投入切削起,到 报废为止实际切削的总时间,其中包括该刀 具的多次重磨。
因此,刀具寿命等于该刀具的刃磨次数 (包括新刀开刃)乗以刀具耐用度。
一般情况下,刀具后面都会磨损,且后面磨 损量VB的测量也比较方使,因此,常根据后面 磨损量来制订刀具的磨钝标准,即用刀具后 面磨损带宽度 VB 的最大允许磨损尺寸作为 刀 具的磨钝标准。在不同的加工条件下,磨 钝标准是不同的。例如,粗车中碳钢 VB=0.60. 8 mm,粗车合金钢 VB=0.4-0.5 mm,精加工 VB=0. 1-0.3 mm等。
四、刀具磨钝标准
刀具磨损量的大小将直接影响切削力和 切削温度的增加,并使工件的加工精度和表 面质量降低。 因此,操作者可根据观察切屑 的颜色和形状的变化、工件表面粗糙度的 变化以及加工过程中所发生的不正常声响 等来判断刀具是否已磨钝。 在自动化生产 中,也可以根据切削力的大小或切削温度的 高低来判断刀具是否钝化。
4.2 刀具寿命及其影响因素
一、 刀具磨损的形式
在切削过程中,前面、后面经常与切屑、 工件接触 ,在接触区里会发生剧烈的摩擦;同 时,伴随着很高的温度和压力 。 因此,刀具的 前面和后面都会产生磨损,如图4-18所示 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.前面磨损
前面磨损是指在离主切削刃一小段距高 处形成月牙洼,故又称月牙洼磨损(图4-18a) 。 其中心处温度最高, 凹陷亦最深。 随着磨损 的增加,月牙洼逐渐加深加宽,但主要是加深, 加宽很轻，并且向主切削刃方向扩展比向 后扩展缓慢 。
影响刀具耐用度的因素很多,如工件材料 的强度和硬度高、导热性差,将会降低刀具
耐用度。刀具材料切削性能好、合理选择 刀具几何角度、減小刀具表面粗糙度等,可 提高刀具耐用度。 此外,切削用量对刀具耐 用度也有影响 。
在影响刀具耐用度的诸多因素中,切削速 度是关键因素。 这是因为增大切削速度,切 削温度就会上升,而且工件与刀具前面、后 面的划擦次数和粘结现象都会增加,从而加 剧了刀具的磨损 使刀具耐用度下降 。