影响刀具磨损的几种原因
影响刀具磨损的原因分析及改善措施
影响刀具磨损的原因分析及改善措施作者：杨启鹏来源：《活力》2009年第17期在金属切削过程中,刀具在高温条件下,受到工件、切削的摩擦作用,使刀具材料逐渐被磨耗或出现破损。
当刀具磨损达到一定程度时,容易引起震动、啸音、切削形态和颜色的改变,加工精度和表面光洁度下降,切削力和动力消耗随之增加。
所以研究刀具磨损原因,防止刀具过早、过多磨损以及如何延长刀具使用寿命,这是影响生产效率、加工成本和加工质量的一个重要课题。
刀具磨削时有以下几种磨损机理。
(1)磨粒磨损:在工件材料中存在着碳化物、氧化物和氮化物等硬质点。
在铸、锻工件表面上存在着硬的夹杂物和切屑、加工表面上粘着硬的积屑残留片,这些硬质点在切削时如同“磨粒”对刀具表面摩擦和刻划作用致使切削刃刀面磨损。
磨粒磨损时一种“机械摩擦”性质磨损,时高速钢磨损的主要原因。
(2)相变磨损:工具钢刀具在较高速度切削时,由于切削温度升高,使刀具材料产生相变,硬度降低,若继续切削,会引起前面塌陷和切削刃卷曲。
硬质合金刀具在高温(>900℃)、高压状态下切削也会因产生塑性变形而失去切削性能。
因此,相变磨损是一种“塑性变形”破损。
(3)黏结磨损:黏结磨损亦称冷焊磨损。
当刀具材料与工件材料产生黏结时,两者长生相对运动对黏结点产生剪切破坏,将刀具材料黏结颗粒带走所致。
刀面与工件间产生黏结是由于刀面上存在着微观不平度,并在一定温度条件下,刀具前面黏结着机械瘤刀面硬度降低与工件材料黏结及工件与工具元素间亲和造成的。
在高温高压作用下刀具表面层材料性能变化,当工件与刀具产生相对运动时,刀具材料的黏结颗粒被带走而形成了黏结磨损。
(4)扩散磨损:扩散磨损是在高温作用下,使工件与工具材料中合金元素相互扩散置换造成的。
如:硬质合金中的钨原子和碳原子向切屑扩散,切屑中铁、碳原子向刀具扩散,从而改变刀具表面材料,减低了刀具的硬度和耐磨性从而造成刀具磨损。
(5)化学磨损:化学磨损是在一定温度下,刀具材料与某些周围介质(如空气中的氧,切削液中的极压添加剂硫、氯等)起化学作用,在刀具表面形成一层硬度较低的化合物,而被切屑带走,加速刀具磨损;或者因为刀具材料被某种介质腐蚀,造成刀具磨损。
刀具磨损的名词解释
刀具磨损的名词解释刀具，作为工业生产和日常生活中广泛使用的工具，其磨损现象是不可避免的。
刀具磨损可以指刀具在使用过程中，由于剪切、切削、研磨等力学作用而导致的表面材料减少、形状变化和性能下降的现象。
刀具磨损主要有以下几种类型。
1.刀刃磨损：刀刃磨损是刀具使用过程中最常见的磨损类型。
当刀具与被加工材料接触和摩擦时，由于受到力学力的作用，刀刃表面的材料会发生磨损和疲劳，导致刀刃的尖端变钝、边缘变钝以及表面光洁度降低。
这种磨损会导致切割质量下降、加工速度减慢、切削力增大等问题。
2.刃口毛刺：在刀具进行切削作业时，如果材料硬度比较高或者切削速度较快，就容易产生刃口毛刺。
刃口毛刺是指刀具的刀刃在磨损过程中，产生的不规则边缘和挂毛现象。
刃口毛刺会导致被加工材料的表面粗糙度增加、加工精度降低，甚至影响材料的机械性能和外观质量。
3.碳化物层磨损：在高温和高压环境下，刀具通常会与被加工材料发生化学反应，导致碳化物层的磨损。
碳化物层磨损通常表现为刀具刀刃表面的光洁度下降、表面出现裂纹、刀刃韧性减弱等现象。
这种磨损对刀具的使用寿命和切削性能都会产生明显的影响。
刀具磨损的原因可能有多种。
首先，刀具与被加工材料之间的摩擦力和剪切力会使刀具表面材料发生疲劳破坏。
其次，刀具在高温和高压环境中与被加工材料之间的化学反应也会导致刀具磨损。
此外，刀具的设计和制造质量、使用条件以及切削参数等也会对刀具的磨损产生影响。
为了减少刀具磨损，可以采取以下几种方法。
首先，选择耐磨性能好的刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷等。
其次，合理选择刀具的几何形状和结构，以便提高切削效率和降低刀具磨损。
另外，通过对刀具进行表面处理和涂层，可以增强其硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。
此外，在加工过程中，合理选择切削速度、进给量和切削深度，以减少刀具的磨损。
总之，刀具磨损是一种不可避免的现象，但通过合理选择刀具材料、设计和制造，以及优化切削参数等措施可以有效减少刀具磨损，提高切削效率和降低生产成本。
刀具磨损的几种原因
刀具磨损的几种原因2009-09-10 11:37刀具坚硬，可随着使用时间推迟，刀具也会有一定磨损，影响刀具磨损几种原因有哪些呢？通过汇总得出了几种原因。
1、刀具材料刀具材料决定刀具切削性能根本因素，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。
硬度韧性一对矛盾，也刀具材料所应克服一个关键。
对于石墨刀具，普通TiAlN涂层可选材上适当选择韧性相对较好一点，也就钴含量稍高一点；对于金刚石涂层石墨刀具，可选材上适当选择硬度相对较好一点，也就钴含量稍低一点；2、刀具几何角度石墨刀具选择合适几何角度，有助于减小刀具振动，反过来，石墨工件也不容易崩缺；（1）前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击摩擦性能好，随着负前角绝对值减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。
负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。
（2）后角，如果后角增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。
刀具后角过大后，切削振动加强。
（3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件刃长最长，切削阻力最大，刀具承受切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力切削振动都最大。
当螺旋角去较大时，铣削合力方向偏离工件表面程度大，石墨材料因崩碎而造成切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力切削振动也都有所增大。
因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力切削振动影响前角、后角及螺旋角综合产生，所以选择方面一定要多加注意。
通过对石墨材料加工特性做了大量科学测试，PARA刀具优化了相关刀具几何角度，从而使得刀具整体切削性能大大提高。
3、刀具涂层金刚石涂层刀具硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层石墨加工刀具最佳选择，也最能体现石墨刀具优越使用性能；金刚石涂层硬质合金刀具优点综合了天然金刚石硬度硬质合金强度及断裂韧性；但国内金刚石涂层技术还处于起步阶段，还有成本投入都很大，所以金刚石涂层近期不会有太大发展，不过我们可以普通刀具基础上，优化刀具角度，选材等方面改善普通涂层结构，某种程度上可以石墨加工当应用。
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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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。
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。
刀具磨损原因及改进方法
在刀尖部分(即图a中的C区)由于强度和散热条件较差，因 此磨损较为剧烈，其最大值为VC 。
在参与切削的切削刃中部(B区)，其磨损比较均匀。在B区， 以VB表示平均磨损值，以VBmax表示最大磨损值。
三、扩散磨损
扩散磨损在高温下产生。切削金属时，切屑、工件与 刀具接触过程中，双方的化学元素 在固态下相互扩散， 改变了材料原来的成分与结构，使刀具表层变得脆弱， 从而加剧了刀具的磨损。例如用硬质合金切钢时，从 800℃开始，硬质合金中的钴便迅速地扩散到切屑、工 件中去，WC分解为钨和碳后扩散到钢中.
合理磨钝标准
粗加工时，应取磨损过程曲线中正常磨损阶段终点处的磨 损量B点对应的磨损量（VB)作为磨钝标准。
工艺磨钝标准
精加工时，必须保证工件表面粗糙度和尺寸精度，因此要根据表面粗糙度 和精度来制定刀具的磨钝标准。
刀具使用寿命的定义
刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止 的切削时间，称为刀具使用寿命，以T表示。
磨钝标准的选择
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。
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。
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。
它是指净切削时间，不包括用于对刀、测量、快进、回程 等非切削时间。
也有用达到磨钝标准前的切削路程lm。来定义刀具使用寿 命的。lm等于切削速度Vc和刀具使用寿命(时间)T的乘积， 即
lm=Vc·T
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影响刀具磨损的几种原因
刀具坚硬，可随着使用时间的推迟，刀具也会有一定的磨损，影响刀具磨损的几种原因有哪些呢？通过汇总得出了几种原因。
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；
（1）前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击和摩擦的性能好，随着负前角绝对值的减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角的增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。
负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。
（2）后角，如果后角的增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。
刀具后角过大后，切削振动加强。
（3）螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入石墨工件的刃长最长，切削阻力最大，刀具承受的切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力和切削振动都是最大的。
当螺旋角去较大时，铣削合力的方向偏离工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力和切削振动也都有所增大。
因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力和切削振动的影响是前角、后角及螺旋角综合产生的，所以在选择方面一定要多加注意。
通过对石墨材料的加工特性做了大量的科学测试，para刀具优化了相关刀具的几何角度，从而使得刀具的整体切削性能大大提高。
3、刀具的涂层
金刚石涂层刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，现阶段金刚石涂层是石墨加工刀具的最佳选择，也最能体现石墨刀具优越的使用性能；金刚石涂层的硬质合金刀具的优点是综合了天然金刚石的硬度和硬质合金的强度及断裂韧性；但是在国内金刚石涂层技术还处于起步阶段，还有成本的投入都是
很大的，所以金刚石涂层在近期不会有太大发展，不过我们可以在普通刀具的基础上，优化刀具的角度，选材等方面和改善普通涂层的结构，在某种程度上是可以在石墨加工当中应用的。
金刚石涂层刀具和普通涂层刀具的几何角度有本质的区别，所以在设计金刚石涂层刀具时，由于石墨加工的特殊性，其几何角度可适当放大，容削槽也变大，也不会降低其刀具锋口的耐磨性；对于普通的tialn涂层，虽然比无涂层的刀具其耐磨有显着的提高，但比起金刚石涂层来说，在加工石墨时它的几何角度应适当放小，以增加其耐磨性。
对金刚石涂层来说，目前世界上众多的涂层公司均投入大量的人力和物力来研究开发相关涂层技术，但是至今为止，国外成熟而又经济的涂层公司仅仅限于欧洲；para作为一款优秀的石墨加工刀具，同样采用目前世界最先进的涂层技术对刀具进行表面处理，以确保加工寿命的同时，保证刀具的经济实用。
4、刀具刃口的强化
刀具刃口钝化技术是一个还不被人们普遍重视，而又是十分重要的问题。
金刚石砂轮刃磨后的硬质合金刀具刃口，存在程度不同的微观缺口（即微小崩刃与锯口）。
石墨高速切削加工刀具性能和稳定性提出了更高的要求，特别是金刚石涂层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理，才能保证涂层的牢固性和使用寿命。
刀具钝化目的就是解决上述刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的。
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。
（1）切削方式（顺铣和逆铣），顺铣时的切削振动小于逆铣的切削振动。
顺铣时的刀具切入厚度从最大减小到零，刀具切入工件后不会出现因切不下切屑而造成的弹刀现象，工艺系统的刚性好，切削振动小；逆铣时，刀具的切入厚度从零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄将在工件表面划擦一段路径，此时刃口如果遇到石墨材料中的硬质点或残留在工件表面的切屑颗粒，都将引起刀具的弹刀或颤振，因此逆铣的切削振动大；
（2）吹气（或吸尘）和浸渍电火花液加工，及时清理工件表面的石墨粉尘，有利于减小刀具二次磨损，延长刀具的使用寿命，减少石墨粉尘对机床丝杠和导轨的影响；
（3）选择合适的高转速及相应的大进给量。
综述以上几点，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，
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