刀具的寿命
2.6刀具磨损与刀具寿命
刀具磨损及使用寿命
破损 （突发的破坏，随机的）
刀具失效形式：磨损 （正常工作时逐渐产生的损耗）
一、刀具的磨损形式 （一）前刀面磨损
切塑性材料，v 和ac较大时，
在前刀面上形成月牙洼磨损， 以最大深度KT 表示
（二）后刀面磨损
切铸铁或v 和ac较小切塑性
材料时，主要发生这种磨损。
后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；
粗车碳素钢0.6～0.8 粗车合金钢0.4～0.5 粗车铸铁0.8～1.2 精车碳钢0.1～0.3
系统刚性大、HSS ， VB值较大； 系统刚性小、Y合金，VB值较小
பைடு நூலகம்
3. 自动化精加工刀具，以径向磨损量NB作为磨钝标准
四、刀具使用寿命及其与切削用量的关系 （一）刀具使用寿命T
刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间。
刀具总使用寿命：刀具从开始使用到报废为止的总切削时间。
刀具总使用寿命＝刀具使用寿命×刃磨次数
（二）刀具使用寿命与切削速度的关系
工件、刀具材料和刀具几何形状确定后，v 对T 影响最大。
通过实验得经验公式：
v T m =C0
指数m 表示v 对 T 的影响程度，Y合金 , m =0.2~0.4 ; HSS , m = 0.1~0.125。m 越小，则v 对 T 的影响越大。 系数C0 ，与刀具、工件材料和切削条件有关。
v f
由上式看出，切削用量↑， T ↓，其中速度v 对T 影响最大， 进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小，与对温度θ影响一致。
3. 急剧磨损阶段
切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀
（二）刀具磨损标准
刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度 称为磨钝标准。 1. 小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝； 2. ISO标准规定以1/2 ap处的VB值作为刀具的磨钝标准；
刀具寿命
100
0.35
90
0.31
80
0.28
70
0.24
50
0.60
40
0.48
30
0.36
20
0.24
时间合计
2.86
加工数量
4.54
工件基准齿宽b
30 20 60 100
工件基准齿数z
20 40 23 20
滚刀寿命L(m)
24000 19200 9384 7200
滚刀
工件基准齿宽b
70 10 刃磨次数
单件孔数量
5
4
3
孔深度(mm) 加工数量
6
15
20
10
6
20
66.67 45.00 100.00
6 ， 滚 刀 寿 命
模数
1~2
2~3.5
3.5~6.3
6.3~10
工件齿宽b
30 24 60 100
工件齿数z
20 57 23 20
加工数量
2000 702 356 180
注：滚刀加工数量为刃磨一次可加工工件数量，每把滚刀可刃磨20次左右 。
7 ， 插 刀 寿 命
模数
1~2
2~3.5
3.5~6.3
6.3~10
插刀齿数
41 33 33 33
工件齿宽b
30 10 10 90
工件齿数z
40 20 20 70
注：插刀加工数量为刃磨一次可加工工件数量，每把插刀可刃磨15次左右 。
加工数量
444 2588 1196
6
8，拉刀的使用总寿命为23000件
130
0.1
828
83
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。
名词解释刀具寿命
名词解释刀具寿命
嘿，咱今儿就来说说刀具寿命！刀具寿命啊，就好比是一个战士的
战斗力保质期。
你想想，一把刀刚开始那可是锋利无比，削铁如泥呀！就跟一个刚上战场的勇士一样，浑身是劲儿，啥都能砍得开。
比如说
切菜的刀吧，刚买来的时候，那切起菜来刷刷的，可快了！（就像我
新买的那把菜刀，切起菜来轻松得很。
）
但随着使用次数的增加，这刀就会慢慢变钝了。
就好像战士在战场
上经历了一场又一场激烈的战斗，会受伤，会疲惫。
（就像我爸那把
用了很久的老菜刀，切个肉都得费好大劲。
）这时候，它的寿命可就
开始倒计时啦。
刀具寿命也受很多因素影响呢。
比如说你用它来切啥东西，要是天
天切那些硬邦邦的骨头啊，那肯定比切蔬菜磨损得快呀，对吧？（就
好比让一个人天天去搬大石头，肯定比搬小砖块累得多呀！）还有你
使用的方法对不对，要是不正确地乱砍乱剁，那刀也遭不住啊。
咱可得好好爱护咱的刀具，这样它才能陪伴我们更久呀。
就像我们
对待好朋友一样，珍惜它，它也会给我们更好的回报。
（我就很爱护
我的刀，每次用完都洗得干干净净，还会定期磨一磨。
）刀具寿命可
不只是一个简单的概念，它关系到我们的使用体验，关系到我们能不
能顺利地完成各种任务。
所以啊，大家一定要重视起来，别等刀钝得
不行了才意识到问题。
我的观点就是，刀具寿命很重要，我们要好好
呵护刀具，让它们发挥最大的作用！。
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
机械加工过程中的刀具磨损与寿命预测
机械加工过程中的刀具磨损与寿命预测引言：机械加工过程中，刀具是至关重要的工具，直接影响到产品的质量和加工效率。
然而，随着加工时间的增加，刀具会不可避免地出现磨损现象，导致加工质量下降和切削力增加。
因此，准确预测刀具的寿命，对于降低生产成本、提高加工效率和优化工艺具有重要意义。
一、刀具磨损类型及原因刀具磨损主要分为磨耗、断裂和切削边脱落三种类型。
其中，磨耗是最常见的刀具磨损形式，其原因可以归结为摩擦、热量和化学反应等因素。
例如，切削区的高温和高压会导致刀具表面发生氧化和软化，从而促使磨粒和切屑与刀具接触并磨损刀具。
此外，不合理的加工参数和材料硬度的不匹配也会导致磨损的加剧。
二、刀具寿命预测方法为了提前判断刀具的寿命，并及时更换，可以使用以下方法进行刀具寿命预测：1. 经验方法经验方法基于加工经验和行业数据，根据刀具使用的时间和加工次数来推测寿命。
例如，在相同材料、相同刀具类型和相同切削参数下，先前加工相同工件所持续的时间可以作为预测刀具寿命的依据。
然而，这种方法的准确性受到很大的限制，因为加工条件的差异会导致寿命的差异。
2. 物理模型物理模型方法基于刀具磨损的物理机制，将刀具磨损过程建模，并通过实验数据进行参数拟合。
例如，基于热力学和力学原理，可以建立刀具磨损与时间、切削力、温度等因素的关系模型。
这种方法能够较为准确地预测刀具寿命，但需要大量实验数据的支持。
3. 人工智能方法人工智能方法利用机器学习和深度学习算法，通过大量的数据训练模型，预测刀具的寿命。
例如，可以通过监测刀具的振动、温度和功率等参数，结合历史数据进行训练，实现对刀具寿命的预测。
这种方法无需事先建立物理模型，适用于复杂的加工过程。
三、刀具寿命预测技术的挑战与发展趋势刀具寿命预测技术面临着以下挑战：1. 数据获取问题刀具寿命预测需要大量的加工数据和历史数据来进行准确的预测，但在实际生产中，获取这些数据并不容易。
因此，如何有效地收集和管理加工数据是一个关键问题。
刀具的磨损与刀具寿命
刀具的磨损与刀具寿命默克精密工具（常州）有限公司一、刀具磨损切削金属时，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，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。
(1)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。
(2)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。
低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因。
(3)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。
(4)相变磨损当刀具上最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。
因此，工具钢刀具在高温时均用此类磨损。
(5)氧化磨损氧化磨损是一种化学性质的磨损。
刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面因素作用造成的。
1）在低、中速范围内磨粒磨损和粘结磨损是刀具磨损的主要原因。
通常拉削、铰孔和攻丝加工时的刀具磨损主要属于这类磨损。
2）在中等以上切削速度加工时，热效应使高速钢刀具产生相变磨损、使硬质合金刀具产生粘结、扩散和氧化磨损。
第六节 刀具磨损和刀具寿命讲解
T=CT/V1/m f1/m1 ap1/m2 =CT/Vx f yapz
式中 CT——刀具寿命系数，与工件材料、切削条件有关； x、y、z——指数，分别表示切削用量对刀具寿命T的影响， x＞y＞z.
切削用量对刀具寿命T影响由大到小的顺序为：V → f → ap
五、刀具破损
刀具破损分为脆性破损和塑性破损。脆性破损又分为早期和后期两种。 早期脆性破损——切削刚开始或短时间切削后即发生破损，前后刀面尚未产生明显的磨损
通常，高速钢刀具主要磨损原因：硬质点磨损、粘接磨损。
三、刀具磨损过程及磨钝标准
1、刀具的磨损过程 随着切削时间的延长，刀具的磨损将增加。根据切削试验，以切削时间和刀具后刀面
磨 损量VB（或前刀面月牙洼磨损深度KT）为横坐标和纵坐标，可得刀具的磨损典型曲线，如 图所示。由图可知：刀具磨损过程可以分三个阶段。
⑴ 初期磨损阶段 这一阶段磨损曲线的斜率较大，说明磨损较快。因为新刃磨的刀具刃口锋利 ，后刀面
与加工表面接触面积较小，压应力较大；且新刃磨刀具的后刀面存在粗糙不平之处及显微裂 纹等缺陷，所以这一阶段磨损速率较大。
这一阶段时间较短，磨损量通常为：0.05~0.1mm，其大小与刃磨质量有关。 ⑵ 正常磨损阶段
1、刀具寿命及刀具总寿命 刀具寿命：一把刀具由刃磨后开始使用，直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间称刀具寿 命。
刀具总寿命：一把新刀从第一次投入使用，直至这把刀完全报废为止所经历的实际切削时间 称刀具总寿命。
2、刀具寿命的经验公式（切削用量与刀具寿命的关系）
⑴ 切削速度与刀具寿命的关系
选定磨钝标准，固定其他切削条件，在常用的切削速度范围内，取不同的的速度进行
⑶ 关于磨钝标准的几点说明 ① 手册中的磨钝标准，不是固定不变的，应根据实际加工条件灵活应用。 a） 粗加工时，VB值可取偏大值，VB=0.6mm； 精加工时， VB值应取偏小值，VB=0.1mm； b） 加工工艺系统刚性差时，为避免在磨钝标准内产生振动，VB值应取小值。 c） 加工难加工材料时， VB值应取偏小； d） 加工大型工件，为避免中途换刀， VB值可取偏大值，此时通常采用较低的切削速度。
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两次刃磨之间所经历的实际切削时间;
而对其从第一次投入使用直至完全报
废(经刃磨后叫做刀具总寿命。
二、刀具寿命方程式 ：
vT m C
v—切削速度 (m/min);
T—刀具寿命 (min);
m—指数，表示时间影响的程度;
C—系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。
１
金属切削原理与刀具教案
４
能从图中分析 出结果
三、影响刀具寿命的各种因素
v ① 切削用量： 、f 、 a p 愈大， 刀具磨损加剧。
v 但
的影响最大 、f 次之、a p 最小。
T
v5
f
GT a 2.5 0.75
p
结合书本可以 自学
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，温度越高；材料 的导热性愈差，刀具磨损愈快，降低刀具 寿命。
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。
金属切削原理与刀具教案
课
题 §4、3 刀具的寿命
授课日期
教 分
材 析
1、刀具的寿命 2、影响刀具寿命的各种因素 3、合理选择寿命的基本原则
学
情 这部分内容理论性较强，学生虽然在实习过程中接触过，
分
析 但不能解释原因，缺乏理论知识
教 目
学 标
1、掌握刀具寿命的概念 2、掌握各因素分别是如何影响刀具寿命的 3、了解选择寿命的基本原则
[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。
③ 刀具： a）刀具角度：
增大 0 、0，可减小切屑变形、减小摩擦，从而减 小刀具磨损，提高刀具寿命。 b）刀具材料：耐磨性、耐热性愈好，刀具耐用度愈高。 ④ 冷却条件：合理使用切削液，可降低切削温度降低、
减小摩擦，提高刀具寿命。
２
金属切削原理与刀具教案
将 V-T 画在双对数坐标系中得一直线,m 就是该直线的斜
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。
从图中学生要 找出 T 与速度 以及刀具材料 之间的关系
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