资料.刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控(数字)
刀具磨损、破损和使用寿命(刀具耐用度
•
刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；
• 接触压力非常大；
• 接触表面的温度很高；
磨料磨损
冷焊磨损 刀具磨损形式： 扩散磨损 氧化磨损 热电磨损（扩散磨损一种）
§ 6-2刀具磨损过程及磨钝标准
6.2.1刀具磨损过程（后刀面磨损值VB随时间延长而增大）
刀具磨损过程分为三个阶段:
①初期磨损阶段（OA段）
切削时间T
图6-11刀具磨损曲线
3）在双对数坐标上是一直线（在一定速度范围内)
lg vc = - m lg T + lg A
m = tg φ
A为当 T=1s （min）时纵坐标截距
泰勒公式 （6-4）
vc =A /Tm
或：
T= C1 /vcz
（z =1/m）
A— 与工件材料有关的系数 m— 切削速度对刀具使用寿命的影响程度
Cv T 1/ m 1/ n 1/ p vc f a p
※ 当用硬质合金车刀切削碳钢时，切削用 量与刀具的经验公式为
T
Cv v f
5 c 1.75 0.75 p Nhomakorabeaa
式中 C——与工件材料、刀具材料和其他条件 v 有关的常数。
※ 切削用量中切削速度对刀具使用寿命 T 影响最大；其次是进给量；切削深度影 响最小。
6.1.2后刀面磨损 6.1.3前、后刀面同时磨损
a)后刀面磨损
b)前刀面磨损 hd > 0.5mm
c)前、后刀面 同时磨损 0.1mm< hd <0.5mm
hd <0.1mm
图1 – 24 刀具磨损的形式
★刀具磨损原因 刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用 的综合结果。 ★刀具磨损特点（状态）
刀具磨损、破损与使用寿命
（3）急剧磨损阶段（III段） 磨损量达到一定数值后，磨损急剧加速 继而刀具损坏。这是由于切削时间过长，磨损严重，切削温度剧增，刀具 强度、硬度降低所致。工作时应尽量避免急剧磨损。
例如：粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的 变化，以及是否出现振动和不正常的声音等；精加工可观察加工表面粗糙 度以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀
制订磨钝标准需考虑被加工对象特点和具体加工条件。如工艺系统刚 性差时，应规定较小的磨钝标准；切削难加工材料时，也规定较小的磨钝 标准；加工精度及表面质量要求较高时，应减小磨钝标准，以保证加工质 量；加工大型工件，为避免中途换刀，可加大磨钝标准；在自动化生产中 使用的刀具，一般都根据工件的精度要求制订磨钝标准。
太大，刀具强度变低，散热变差，刀具寿命反而下降。
减小主偏角kr与增大刀尖圆弧半径rε，能增加刀具强度，降低切削温 度，从而提高刀具寿命。
3、刀具使用寿命的影响因素
（3）工件材料 工件材料的硬度、强度和韧性越高，刀具在切削过程中的产生的温度
也越高，刀具寿命也越低。
（4）刀具材料 一般情况下，刀具材料红硬性越高，则刀具寿命就越高。刀具寿命的
刀具破损主要是由于机械冲击力作用或受热后应力作用造成的。使用 硬质合金刀具或硬度高、抗弯曲强度低的刀具在铣削、刨削、重型切削以 及难加工材料切削和有冲击载荷工作中，最易产生破损。此外，刀具材料 韧性差、切削用量选择不当、材料内应力大、材料有裂纹、操作和保管不 当等，都易产生破损。
07-第七章-刀具磨损和刀具耐用度PPT课件
T
CT
v5
f
a 2.25 0.75 p
3.对加工质量的影响
• ap↑→Fz↑→工艺系统弹性变形↑、振动↑→加工精 度↓、表面粗糙度↑
• f ↑→切削力↑、表面粗糙度↑ • v ↑→切屑变形↓ 、切削力↓ 、表面粗糙度↓ • 粗加工（半精加工），较小的ap、 f • 硬质合金车刀采用较高的切削速度 • 高速钢刀具采用较低的切削速度
.
9
二、粘结磨损
• 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在
很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接
触而发生冷焊粘结。由于切屑在滑移过程中
产生剪切破坏，带走刀具材料，从而造成粘
• • •
结磨损。 高温、高压、新表面 刀具与工件的硬度比 高速切削时的不稳定积屑瘤
.
10
三、扩散磨损
• 热作用的磨损
• 机理：切削高温下刀具与工件的新鲜表面 接触→接触面上化学元素扩散到对方→刀 具材料的成分结构改变→刀具表层变脆而 发生扩散磨损
.
19
二、切削用量三要素的确定
1.背吃刀量ap的确定
① 粗加工，尽可能取大的背吃刀量和少的走刀次数
中等功率机床 ap=8~10mm ② 半精加工
当单边加工余量h<2mm时，一次切除
当单边加工余量h>2mm时，两次切除
第一次走刀
a
p
=
2 3
~
3 4
h
第二次走刀
a
p
=
1 3
~
1 4
h
.
20
① 一般ap=0.5～2mm
.
15
7-4刀具耐用度经验公式
一、刀具耐用度的定义
• 刀具耐用度是指一把刃磨好的新刀从投入使用直 至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。
第六节刀具磨损与刀具寿命课件
氧化磨损
刀具刚投入使用时，磨损速率较快，随着表面粗糙度逐渐降低，磨损速率逐渐减缓。
初期磨损阶段
刀具经过初期磨损后，进入稳定切削阶段，磨损速率保持较低水平。
正常磨损阶段
随着切削过程的进行，刀具表面的微观结构发生变化，磨损速率突然增加，此时应立即停止使用刀具以避免意外损坏。
急剧磨损阶段
CHAPTER
韧性
刀具材料的硬度、抗弯强度、热导率等性能对刀具磨损有重要影响。
刀具的几何角度、断屑槽型、涂层等结构因素对切削过程中的摩擦、切屑形成和排出有直接影响，进而影响刀具磨损。
结构
材料
CHAPTER
03
刀具寿命概念
刀具寿命是指在正常工作条件下，刀具从开始使用到磨损严重需要更换的时间跨度。
刀具寿命受到多种因素的影响，如切削参数、切削材料、刀具材料和几何形状等。
通过及时发现和更换磨损刀具，减少停机时间，提高生产效率。
按照设定的时间间隔，定期拆卸刀具进行检测，了解其磨损情况。
定期检测刀具磨损
离线检测需要对刀具进行精确测量，以确保检测结果的准确性。
精度要求高
离线检测适用于一些无法安装在线监控系统的加工场合。
适用特定场合
根据检测结果，对磨损严重的刀具进行修复或更换，并调整切削参数，延长刀具使用寿命。
清洗作用
CHAPTER
05
刀具磨损检测与监控
实时监测刀具磨损
数据处理与分析
预警与提示
提高生产效率
01
02
03
04
系统通过传感器实时监测刀具的振动、声音、温度等参数，及时发现刀具磨损。
系统对采集的数据进行实时处理和分析，生成刀具磨损趋势图和报警信息。
当刀具磨损达到一定程度时，系统自动发出预警和提示，以便及时更换或修复刀具。
第六节 刀具磨损、破损与刀具耐用度
一．刀具损坏的形式 二．刀具磨损的形态 三．刀具磨损的原因 四．刀具磨损的过程 五．刀具耐用度及其分布 六．刀具耐用度的选择原则 七．刀具的破损
一．刀具损坏的形式
1. 正常磨损（连续发生的逐渐破坏）
2. 破损（在某时间突然破坏，破坏前难以觉察）
脆性破损（崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等。） 塑性破损
立方氮化硼刀具的扩散磨损 ➢ 1300℃时，CBN与纯铁接触20min，只能形成0.013mm的扩散层。 ➢ 但CBN与钛合金在1000℃接触10min，就能形成0.015~0.03mm的
扩散层；在1300℃时，接触60s就可形成0.01mm的扩散层。
➢ 不同刀具材料的扩散速度
与铁的扩散
金刚石-SiC-CBN-Al2O3
在相同的切削条件下，切削这种材料的刀具耐用度。
➢
在相同的切削条件下，保证切削这种材料达到磨钝标准时所切的金属
体积。
以单位切削力来衡量（在机床动力不足或工艺系统刚性不足的 情况下，常用单位切削力的大小来衡量）
以断屑性能来衡量切削加工性 （在自动机床、组合机床及自动线上
进行切削时，或者断屑性能要求很高的工序时所用的标志方法）
不锈钢（易粘刀，切屑强韧，导热性差） 高温合金（比不锈钢的各项还要严重）
钛合金（导热性差，活性高，弹性模量小，塑性较 低）
3. 常用指标
当刀具耐用度为T时，切削某种材料所允许的
最高切削速度。
相对加工性Kr：在判别材料的切削加工性时，一 般以切削正火状态45钢的V60作为基准，写作 （V60）j，而其它材料的V60同它相比，其比值 Kr称为相对加工性。
Kr
v60 (v60 ) j
4. 影响材料切削加工性的因素
(优秀)机械制造技术课件5刀具磨损与刀具耐用度PPT资料
•
l
氧刀化具磨寿损命、及扩其散磨影损响--因---素-硬质合金刀具
金
磨钝标准：通常指刀具后刀面允许的最大 磨损量。
属
刀具寿命T：刀具开始切削到到达磨钝标准
切 中切削时间。
削
影响刀具寿命的因素：切削用量；工件材
过 程
料；刀具材料及几何角度；其它因素。 切削用量中采用尽可能大的背吃刀量，采
用能满足已加工外表粗糙度要求的尽可能大的进
相对加工性Kr 〉3.0 2.5~3.0 1.6~2.5 1.0~1.6
0.65~1.0 0.5~0.65 0.15~0.5
<0.15
3.3.2 影响切削加工性的因素及其改善措施
影响因素
材料硬度；材料塑性和韧性；材料强度； 适用于切削紫铜、不锈钢等高塑性材料。
〔1〕选用切削性好材料及外表状态好的材料
切屑的折断
金属切削过程中产生的切屑是否易折断，与工件材 料的性能及切屑变形有密切关系。工件材料的强度越 高、延伸率越大、韧性越高，切屑越不易折断。如合 金钢、不锈钢等就较难断屑。而铸铁、铸钢等就较易 断屑。
在前刀面上磨出或压制出卷屑槽，迫使切屑流入 槽内经受卷曲变形。经附加变形后的切屑进一步硬化， 当它再受到弯曲和冲击就很容易被折断。
材 弹性模量E；导热系数；其它因素。 工件材料的强度越高、延伸率越大、韧性越高，切屑越不易折断。
〔3〕选用合理的刀具材料及刀具角度
料 刀具几何参数对断屑的影响
切削速度提高，断屑效果下降。
改善措施 切削用量对刀具寿命的影响程度与切削用量对切削温度θ的影响程度是一致的，切削速度对刀具寿命的影响最大，其次是进给量，背吃 切 刀量的影响很小。 削 〔1〕选用切削性好材料及外表状态好的材 刃倾角为＋λs时，切屑流向待加工外表折断
刀具破损磨损崩刃怎么办+刀具寿命如何估算(培训课件)
加入刀具破损、磨损、崩刃怎么办？从根本上分析刀具失效原因，附有解决方案，快来了解一下！刀具破损的表现D切削刃微崩当工件材料组织、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳时，切削刃容易发生微崩，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。
出现这种情况后，刀具将失去一部分切削能力，但还能继续工作。
继续切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。
2）切削刃或刀尖崩碎这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生，或者是微崩的进一步的发展。
崩碎的尺寸和范围都比微崩大，使刀具完全丧失切削能力，而不得不终止工作。
刀尖崩碎的情况常称为掉尖。
3）刀片或刀具折断当切削条件极为恶劣，切削用量过大，有冲击载荷，刀片或刀具材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时，加上操作不慎等因素，可能造成刀片或刀具产生折断。
发生这种破损形式后，刀具不能继续使用，以致报废。
4）刀片表层剥落对于脆性很大的材料，如Tie含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN等，由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹，或由于焊接、刃磨而使表层存在着残余应力，在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应力时极易产生表层剥落。
剥落可能发生在前刀面，刀可能发生在后刀面，剥落物呈片状，剥落面积较大。
涂层刀具剥落可能性较大。
刀片轻微剥落后，尚能继续工作，严重剥落后将丧失切削能力。
5）切削部位塑性变型具钢和高速钢由于强度小硬度低，在其切削部位可能发生塑性变型。
硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时，也会产生表层塑性流动，甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形而造成塌陷。
塌陷一般发生在切削用量较大和加工硬材料的情况下。
TiC基硬质合金的弹性模量小于WC基硬质合金，故前者抗塑性变形能力加快，或迅速失效。
PCD、PCBN基本不会发生塑性变形现象。
6）刀片的热裂当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时，切削部分表面因反复热胀冷缩，不可避免的产生交变的热应力，从而使刀片发生疲劳而开裂。
刀具磨损、破损与耐用度必考知识范例(ppt 14页)
[例6，2] 什么叫刀具使用寿命?刀具使用寿命 和哪些因素有关?
[答案] 刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损 量达到刀具磨钝标准所用的切削时间。通常用T 表示。刀具使用寿命与切削用量、刀具材料、 工件材料、刀具几何参数、加工条件、刀具结 构形式等因素有关。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
[答案] 刀具磨损的原因主要有：硬质点磨损、 粘结磨损、扩散磨损和化学磨损。
(1)硬质点磨损。硬质点磨损主要是由于工件 材料中的杂质、材料基体组织中可含的碳化物、 氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤的碎片等 所造成的机械磨损。 低速刀具易产生硬质点 磨损。工具钢(包括高速钢)刀具这种磨损比较显 著，而硬质合金刀具不易出现此类磨损。加工 冷硬铸铁、夹砂的铸件表层等材料时，易出现 此类磨损。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其 产生的原因。
(2)粘结磨损。粘结是刀具和工件材料接触到原 子间距离时所产生的结合现象。是在刀具和工 件材料实际接触摩擦面上，由于有足够大的压 力和温度，产生塑性变形而发生的所谓冷焊现 象。两摩擦面的粘结点因相对运动，晶粒或晶 群受剪或受拉而被对方带走，是造成粘结磨损 的原因。
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刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控
一 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。
刀具磨损的形式有以下几种：
刀具的磨损形态
典型的磨损曲线
1.
前刀面磨损 2.
后刀面磨损 3. 边界磨损
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、腐
蚀等)引起的。
二 刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命
随着切削时间的延长，刀具磨损增加。
根据切削实验，
可得图示的刀具正常磨损过程的典型磨损曲线。
该图分
别以切削时间和后刀面磨损量VB(或前刀面月牙洼磨
损深度KT)为横坐标与纵坐标。
从图可知，刀具磨损过
程可分为三个阶段：
1.
初期磨损阶段 2.
正常磨损阶段 3. 急剧磨损阶段 刀具磨损到一定限度就不能继续使用。
这个磨损限度称
为磨钝标准。
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间，称为刀具寿命。
三 刀具的破损
刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。
刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力(切削力或热应力)，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。
破损是相对于磨损而言的。
从某种意义上讲，破损可认为是
一种非正常的磨损。
刀具的破损有早期和后期(加工到一定的时间后的破损)两种。
刀具破损的形式分脆性破损和塑性破损两种。
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：
1.崩刀
2.碎断
3.剥落
4.裂纹破损。
四 刀具的状态监控
如前所述，刀具损坏的形式主要是磨损和破损。
在现代化的生产系统(如FMS、CIMS等)中，当刀具发生非正常的磨损或破损时，如不能及时发现并采取措施，将导致工件报废，甚至机床损坏，造成很大的损失。
因此，对刀具状态进行监控非常重要。
刀具破损监测可分为直接监测和间接监测两种。
所谓直接监测，即直接观察刀具状态，确认刀具是否破损。
其中最典型的方法是ITV(Industrial Television， 工业电视)摄像法。
间接监测法即利用与刀具破损相关的其它物理量或物理现象，间接判断刀具是否已经破损或是否有即将破损的先兆。
这样的方法有测力法、测温法、测振法、测主电机电流法和测声发射法等。