刀具磨损及对策
机械加工中刀具磨损的影响因素及对策
机械加工中刀具磨损的影响因素及对策
刀具在机械加工过程中起着至关重要的作用，而刀具磨损是不可避免的问题。
刀具磨损会直接影响加工质量和效率，因此需要采取有效措施来减少刀具磨损的影响。
刀具磨损的影响因素主要包括以下几个方面：
1. 刀具材料的选择：不同材料的刀具具有不同的硬度和韧性，不同的材料也会因为其独特的性质在机械加工过程中表现出不同的磨损形式和程度。
2. 切削条件：刀具在切削过程中承受着巨大的力和热，切削条件的稳定性和合理性对刀具磨损的影响非常大。
3. 切削液的选择和使用：切削液对刀具的润滑降温起着至关重要的作用，选择合适的切削液并且正确使用可以有效减少刀具的磨损。
4. 切削过程中的震动和冲击：刀具在切削过程中可能会发生震动和冲击，造成“撞击磨损”，这是一种比较严重的刀具磨损形式。
针对以上影响因素，可以采取以下措施来减少刀具磨损的影响：
1. 选择合适的刀具材料和刀具形状：对于不同的加工材料和加工方式，选择合适的刀具材料和刀具形状可以减少刀具的磨损。
2. 优化切削条件：保证切削过程的稳定性和合理性，如选择合适的切削速度、切削深度、进给量等。
4. 防止刀具遭受震动和冲击：通过采取一定的技术手段和措施，如提高切削系统的刚度和稳定性，减少切削力的波动等，可以减少刀具的震动和冲击。
总之，刀具磨损对于机械加工来说是一个无法避免的问题，但是通过选择合适的刀具材料和形状、优化切削条件、选择合适的切削液、防止刀具遭受震动和冲击等措施，可以有效减少刀具磨损对加工质量和效率的影响，从而提高加工效率和成品率。
刀具磨损措施
刀具磨损措施1. 磨损原因分析在刀具使用过程中，由于摩擦、冲击、热量等因素的作用，刀具会不可避免地出现磨损现象。
刀具磨损的主要原因包括以下几个方面：•材质硬度不足：刀具材质硬度不足时容易出现磨损，因为刀具需要承受较大的压力和摩擦力。
•锋利度下降：刀具使用一段时间后，刀口会变钝，导致切割效果变差，同时也会增加刀具的磨损。
•冲击造成磨损：在切削过程中，如果刀具有剧烈的冲击，容易导致刀具表面的磨损加剧。
•切削温度过高：切削温度过高会导致刀具材料的疲劳和软化，进一步加速刀具的磨损。
2. 刀具磨损措施为了延长刀具的使用寿命，降低生产成本，我们需要采取一系列的刀具磨损措施。
下面将介绍几种常见的刀具磨损措施。
2.1. 提高刀具硬度针对刀具材质硬度不足的问题，可以采用提高刀具硬度的办法来减少刀具磨损。
可以选择更高硬度的刀具材料，或者通过表面处理方式提高刀具的硬度，如表面淬火、氮化等。
2.2. 保持刀具锋利锋利度的下降是刀具磨损的一个重要原因，因此保持刀具锋利可以有效延长刀具的使用寿命。
可以通过以下方式来实现：•定期磨刀：根据实际切削情况，制定磨刀周期，定期磨刀可以有效恢复刀具的锋利度。
•使用合适的切削速度：过高或过低的切削速度都会导致刀具锋利度的下降，因此需要根据切削材料的特性选择合适的切削速度。
•使用刀具润滑剂：适当的刀具润滑剂可以减少切削时的摩擦，降低刀具的磨损。
2.3. 降低冲击力冲击力是导致刀具磨损加剧的一个重要因素，因此降低冲击力可以有效减少刀具的磨损。
可以采取以下措施来实现：•调整切削参数：合理调整切削参数，如切削速度、进给量等，可以减小冲击力，降低刀具的磨损。
•使用减震装置：对于容易产生冲击的切削加工场景，可以采用减震装置来降低冲击力。
2.4. 控制切削温度切削温度过高会加速刀具的磨损，因此需要采取相应的措施来控制切削温度。
可以从以下几个方面考虑：•使用刀具冷却液：刀具冷却液可以有效降低切削时的温度，减小刀具的磨损。
刀具磨损修复方法
刀具磨损修复方法
刀具磨损是工业加工过程中常见的问题，会导致加工品质下降、生产效率降低甚至设备损坏。
为了避免这些问题，需要采取一些磨损修复方法。
1. 磨削修复法：利用专业的磨削机器，将刀具表面磨平，使其
恢复原有尺寸和形状。
这种方法适用于轻度磨损的刀具。
2. 焊接修复法：将磨损的刀具材料用焊接技术进行修复，使其
表面恢复原有硬度和尺寸。
这种方法适用于中度磨损的刀具，但需要注意焊接后的刀具必须经过热处理。
3. 镀覆修复法：将一层金属材料镀覆在磨损的刀具表面，使其
恢复原有硬度和尺寸。
这种方法适用于轻度和中度磨损的刀具。
4. 换刃修复法：当刀具磨损严重无法修复时，需要进行换刃。
选择合适的刀具材料和刀具几何参数，可以提高刀具使用寿命和加工效率。
综上所述，选择合适的刀具磨损修复方法可以延长刀具使用寿命，提高加工品质和生产效率。
同时，需要定期对刀具进行维护和保养，避免磨损问题的产生。
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如何改善刀具磨损延长刀具寿命
1、刃口磨损。
改进办法：提高进给量；降低切削速度；使用更耐磨的刀片材质；使用涂层刀片。
2、崩碎。
改进办法：使用韧性更好的材质；使用刃口强化的刀片；检查工艺系统的刚性；加大主偏角。
3、热变形。
改进办法：降低切削速度；减少紧急；减少切深；使用更具热硬性的材质。
4、切深处破损。
改进办法：改变主偏角；刃口强化；更换刀片材质。
5、热裂纹。
改进办法：正确使用冷却液；降低切削速度；减少紧急；使用涂层刀片。
6、积屑。
改进办法：提高切削速度；提高进给；使用涂层刀片或金属陶瓷刀片；使用冷却液；使刃口更锋利。
7、月牙洼磨损。
改进办法：降低切削速度；降低进给；使用涂层刀片或金属陶瓷刀片；使用冷却液。
8、断裂。
改进办法：使用韧性更好的材质或槽型；减少紧急；减少切深；检查工艺系统的刚性。
刀具在加工过程中的磨损以及应对策略
刀具在加工过程中的磨损以及应对策略刀具磨损是切削加工中最基本的问题之一。
了解刀具磨损的情况和原因，可以帮助刀具制造商以及用户延长数控刀具寿命。
现在的数控刀具都会采用涂层技术（包括采用新的合金元素），这进一步有效的延长了刀具的使用寿命，同时可以显著提高生产率。
一、刀具磨损机理介绍在金属切削加工中，产生的热量和摩擦是能量的表现形式。
由很高的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦，使刀具处于一种极具挑战性的加工环境中。
切削力的大小往往会上下波动，主要取决于不同的加工条件（如工件材料中存在硬质成份，或进行断续切削）。
因此，为了在切削高温下保持其强度，要求刀具具有一些基本特性，包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。
尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀具材料磨损率的关键要素，但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。
不过，切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。
通常可以假定，在切削中产生的能量被转化为热量，而通常这些热量的80％都被切屑带走（这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度）。
其余大约20％的热量则传入刀具之中。
即使在切削硬度不太高的钢件时，刀具温度也可能会超过550℃，这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的最高温度。
用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削淬硬钢时，刀具和切屑的温度通常将超过1000℃。
二、刀具磨损与刀具寿命刀具磨损通常包括以下几种类型：①后刀面磨损；②刻划磨损；③月牙洼磨损；④切削刃磨钝；⑤切削刃崩刃；⑥切削刃裂纹；⑦灾难性失效。
对于刀具寿命，并没有被普遍接受的统一定义，通常取决于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工艺。
定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的最大后刀面磨损极限值（用VB或VBmax表示）。
刀具寿命可用预期刀具寿命的泰勒公式表示，即VcTn=C，该公式的一种更常用的形式为VcTn×Dxfy=C式中，Vc为切削速度；T为刀具寿命；D为切削深度；f为进给率；x和y由实验确定；n和C是根据实验或已发表的技术资料确定的常数，它们表示刀具材料、工件和进给率的特性。
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。
机械加工中刀具磨损的影响因素及对策
机械加工中刀具磨损的影响因素及对策在机械加工过程中，刀具磨损是一个不可避免的问题。
刀具磨损不仅影响加工质量和效率，还会增加生产成本。
合理地控制刀具磨损，延长刀具寿命，对于提高加工质量、提高生产效率和降低成本都有着重要的意义。
本文将从影响刀具磨损的因素以及对策两个方面进行探讨。
一、影响刀具磨损的因素1.材料特性材料的硬度、韧性、热导率等特性会直接影响刀具的磨损情况。
通常来说，硬度较高的材料对刀具磨损的影响会更大，而韧性较差的材料容易引起刀具断裂。
2.切削参数切削速度、进给速度、切深等切削参数对刀具磨损有着重要影响。
合理的切削参数能够减少刀具磨损，提高切削效率，降低成本。
反之，过大或者过小的切削参数都会导致刀具磨损增加。
3.刀具材料和涂层刀具的材料和涂层直接关系着刀具的耐磨性。
不同的刀具材料和涂层在不同的工件材料和切削条件下，会表现出不同的磨损特性。
4.工件形状和尺寸工件形状和尺寸的不同会导致刀具受力情况的不同，进而影响刀具的磨损情况。
在加工尺寸较大的工件时，刀具受力情况会更为复杂，磨损情况也会更严重。
5.冷却润滑冷却润滑是影响刀具磨损的重要因素。
适当的冷却润滑能够有效地降低刀具的温度，减少磨损，延长刀具寿命。
二、刀具磨损的对策1.优化切削参数合理地选择切削速度、进给速度、切削深度等切削参数，使刀具在最佳工作状态下运行，减少刀具磨损。
3.采用先进的刀具设计采用先进的刀具设计可以改善刀具的受力情况，减少刀具的磨损。
采用合理的刀具几何形状和刀具刃部结构设计，可以减小刀具的摩擦力，降低刀具磨损。
5.及时的刀具维护和更换定期对刀具进行检查、清洁和重新磨削，及时更换磨损严重的刀具，可以延长刀具的使用寿命。
结语在机械加工中，刀具磨损是一个需要引起重视的问题。
通过提高切削条件的合理性、优化刀具材料和涂层选择、加强刀具的冷却润滑、优化刀具设计等方式，可以有效地减少刀具磨损，提高刀具的使用寿命，提高加工质量和效率，降低生产成本。
刀具容易磨损的解决办法
在金属加工切削工艺当中，经常出现的刀具磨损有三种情况：前刀面磨损、后刀面磨损、崩刀。
下面我们就从这三个方面分别进行简单的说明：
一、刀具前刀面磨损快，是因为切削油整体的极压性能不足造成的，解决方案如下：
①配方体系建议采用浅色、低气味、硫的释放速度快的硫化脂肪酸酯为主剂，因为它既有很高的极压性，又有良好的抗磨性；
②氯化石蜡的极压性有限，并伴有严重的腐蚀性，可以作为辅剂使用，但需要做好防锈、防腐蚀措施；
③颜色深、气味重的黑硫也要排除，因为它的硫释放速度慢，不能及时有效形成EP保护膜；
④活性硫（即硫化烯烃类的添加剂）没有抗磨性，极压性也不高，不能从根本上解决问题，尤其含有大量的活性硫成分，高温下，仍可对铁等金属形成严重的腐蚀。
二、刀具后刀面磨损快，是因为切削油整体的抗磨性能不足造成的，解决方案如下：
建议在配方体系中添加硫化猪油类，因其油性好，可以有效提高油品的抗磨性能。
三、刀具崩刀主要原因是，被加工材质硬度不均，被加工件表面粗糙；速度过快；进给量太大等。
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刀具磨损的研究现状及发展
简要：刀具磨损是切削加工中最基本的命题之一。
定义和了解刀具磨损，可以帮助刀具制造商和用户延长刀具寿命。
此外，当今的刀具涂层技术(包括采用新的合金元素)提供了进一步延长刀具寿命的有效手段，同时可以显著提高生产率。
关键字：刀具磨损研究发展
刀具磨损机理：
在金属切削加工中，产生的热量和摩擦是能量的表现形式。
由很高的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦，使刀具处于一种极具挑战性的加工环境中。
切削力的大小往往会上下波动，主要取决于不同的加工条件(如工件材料中存在硬质成份，或进行断续切削)。
因此，为了在切削高温下保持其强度，要求刀具具有一些基本特性，包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。
尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀具材料磨损率的关键要素，但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。
不过，切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。
通常可以假定，在切削中产生的能量被转化为热量，而通常这些热量的80%都被切屑带走(这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度)。
其余大约20%的热量则传入刀具之中。
即使在切削硬度不太高的钢件时，刀具温度也可能会超过550℃，这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的最高温度。
用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢时，刀具和切屑的温度通常将超过1000℃。
刀具磨损与刀具寿命：
刀具磨损通常包括以下几种类型：①后刀面磨损;②刻划磨损;③月牙洼磨损;④切削刃磨钝;⑤切削刃崩刃;⑥切削刃裂纹;⑦灾难性失效。
对于刀具寿命，并没有被普遍接受的统一定义，通常取决于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工艺。
定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的最大后刀面磨损极限值(用VB或VBmax表示)。
不断发展的最佳刀具基体、涂层和切削刃制备技术对于限制刀具磨损和抵抗切削高温至关重要。
这些要素，加上在可转位刀片上采用的断屑槽和转角圆弧半径，决定了每种刀具对于不同的工件和切削加工的适用性。
所有这些要素的最佳组合能够延长刀具寿命，使切削加工更经济、更可靠。
改变刀具基体：
通过在1-5µm范围内改变碳化钨的粒度，刀具制造商可以改变硬质合金刀具的基体性能。
基体材料的粒度对于切削性能和刀具寿命起着重要作用。
粒度越小，刀具的耐磨性越好。
反之，粒度越大，刀具的强韧性越好。
细颗粒基体主要用于加工航空牌号材料(如钛合金、Inconel合金和其他高温合金)的刀片。
此外，将硬质合金刀具材料的钴含量提高6%-12%，可以获得更好的韧性。
因此，可以通过调整钴含量来满足特定切削加工的要求，无论这种要求是韧性还是耐磨性。
刀具基体的性能还可以通过在接近外表面处形成富钴层，或者通过在硬质合金材料中有选择性地添加其他合金元素(如钛、钽、钒、铌等)而获得增强。
富钴层可以显著提高切削刃强度，从而提高粗加工和断续切削刀具的性能。
此外，在选择与工件材料和加工方式相匹配的刀具基体时，还表现考虑另外5种基体特性——断裂韧性、横向断裂强度、抗压强度、硬度和耐热冲击性能。
例如，如果硬质合金刀具出现沿切削刃崩刃的现象，就应该选用具有较高断裂韧性的基体材料。
而在刀具出现切削刃直接失效或破损的情况下，可能采用的解决方案是选用具有较高横向断裂强度或较高抗压强度的基体材料。
对于切削温度较高的加工场合(如干式切削)，通常应该首选硬度较高的刀具材料。
在可以观察到刀具产生热裂纹的加工场合(在铣削加工中最常见)，建议选用耐热冲击性能较好的刀具材料。
对刀具基体材料的优化改进可以提高刀具的切削性能。
例如，伊斯卡(Iscar)公司用于加工钢件的Sumo Tec刀片牌号的基体材料具有较好的抗塑性变形能力，从而能减小硬脆的刀片涂层产生微裂纹的可能性。
通过对Sumo Tec刀片的二次加工，减小了其涂层的表面粗糙度和微裂纹，从而降低了刀片表面的切削热以及由此引起的塑性变形和微裂纹。
此外，一种加工铸铁用刀片的新型基体具有更好的耐热性，从而可以采用更高的切削速度进行加工。
选择正确的涂层涂层：
也有助于提高刀具的切削性能。
目前的涂层技术包括：
①氮化钛(TiN)涂层：这是一种通用型PVD和CVD涂层，可以提高刀具的硬度和氧化温度。
②碳氮化钛(TiCN)涂层：通过在TiN中添加碳元素，提高了涂层的硬度和表面光洁度。
③氮铝钛(TiAlN)和氮钛铝(AlTiN)涂层：氧化铝(Al2O3)层与这些涂层的复合应用可以提高高温切削加工的刀具寿命。
氧化铝涂层尤其适合干式切削和近干切削。
AlTiN涂层的铝含量较高，与钛含量较高的TiAlN涂层相比，具有更高的表面硬度。
AlTiN涂层通常用于高速切削加工。
④氮化铬(CrN)涂层：这种涂层具有较好的抗粘结性能，是对抗积屑瘤的首选解决方案。
⑤金刚石涂层：金刚石涂层可以显著提高加工非铁族材料刀具的切削性能，非常适合加工石墨、金属基复合材料、高硅铝合金和其他高磨蚀性材料。
但金刚石涂层不适合加工钢件，因为它与钢的化学反应会破坏涂层与基体的粘附性能。
近年来，PVD涂层刀具的市场份额有所扩大，其价格也与CVD涂层刀具不相上下。
CVD 涂层的厚度通常为5-15µm，而PVD涂层的厚度约为2-6µm。
在涂覆到刀具基体上时，CVD 涂层会产生不受欢迎的拉应力;而PVD涂层则有助于对基体形成有益的压应力。
较厚的CVD 涂层通常会显著降低刀具切削刃的强度。
因此，CVD涂层不能用于要求切削刃非常锋利的刀具。
在涂层工艺中采用新的合金元素可以改善涂层的粘附性和涂层性能。
例如，伊斯卡公司的3P Sumo Tec处理技术能提高PVD和CVD两类涂层的韧性、光滑程度和抗崩刃性能。
Sumo Tec涂层技术还能减小摩擦，从而降低加工中的能量消耗，同时提高对积屑瘤的抵抗能力。
Sumo Tec涂层工艺可以减少刀片在CVD涂层后冷却时因收缩率不同而在刀片表面产生的微裂纹。
同样，该工艺还能消除PVD涂层时在涂层表面产生的有害液滴，从而使涂层表面更光滑，使刀片在加工时切削温度更低、寿命更长、形成更理想的切屑流，以及能采用更
高的切削速度。
另一个例子是伊斯卡公司的Do-Tec涂层技术。
该技术可在中温CVD Al2O3涂层上沉积一层TiAlN PVD涂层。
这种复合涂层具有很好的耐磨性和抗崩刃性，非常适合用于高速切削铸铁的各种刀片牌号，其预期的切削速度可达到650-1200sfm以上(取决于工件材料的类型和加工条件)。
切削刃的制备：
在许多情况下，刀片切削刃的制备(或称刃口钝化)已成为决定加工成败的分水岭。
钝化工艺参数需根据特定的加工要求而定。
例如，用于高速精加工钢件的刀片对刃口钝化的要求就与用于粗加工的刀片有所不同。
刃口钝化可应用于加工几乎任何类型碳钢或合金钢的刀片，而在加工不锈钢和特殊合金材料的刀片上，其应用则有一定限制。
钝化量可以小至0.007mm，也可以大到0.05mm。
为了在条件恶劣的加工中起到增强切削刃的作用，还可以通过刃口钝化形成微小的T型棱带。
一般来说，用于连续车削加工以及铣削大部分钢和铸铁的刀片需要进行较大程度的刃口钝化。
钝化量取决于硬质合金牌号和涂层类型(CVD或PCD涂层)。
对于重度断续切削加工刀片，对刃口进行重度钝化或加工出T 型棱带已成为一种先决条件。
根据不同的涂层类型，钝化量可接近0.05mm。
与此相反，由于加工不锈钢和高温合金的刀片容易形成积屑瘤，因此要求切削刃保持锋利，只能进行轻微钝化(可小至0.01mm)，甚至还可以定制更小的钝化量。
同样，加工铝合金的刀片也要求具有锋利的切削刃。
例如，伊斯卡公司生产各种具有螺旋切削刃的刀片，这种切削刃的廓形是围绕一个圆柱面沿轴向均匀移动而形成的。
这种近似于螺旋线的螺旋刃设计的优点之一是切削运动更平滑。
与直线刃的切削方式不同，螺旋切削刃模拟了螺旋槽立铣刀的运动方式。
切削刃是在“螺旋”运动中逐渐进入切削，而不是全部同时进入切削，从而可减轻颤振，获得更好的加工表面光洁度。
此外，螺旋切削刃能承受更大的切削负荷，获得更高的金属去除率，同时还能减小应力。
由于作用于刀具的切削压力和切削热降低，因此螺旋切削刃的另一个优势是可以延长刀具寿命。
了解刀具磨损的机理，并采用新技术与之抗衡，可以提高刀具寿命和加工效率。
在如今的市场上，企业不仅要在本地竞争，而且还要参与全球竞争，因此，充分利用自己的全部竞争优势至关重要。
参考文献： 1.《机械设计基础》徐起贺，刘静香主编—北京机械工业出版社2010.8
2.《刀具刃磨技术》杨洁淑1985.6. 中国农业机械出版社
3.《刀具刃磨技巧》熊万武机械工业出版社, 1993
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刀具磨损的研究现状及发展
学校：河南机电高等专科学校
系别：机械工程系
班级：姓名：指导老师：
2012年10月11日。