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机械制造技术课件5刀具磨损与刀具耐用度


3.2.3 刀具磨损与刀具耐用度
l 刀具磨损形式
(1)后面磨损:切削脆性材料,切削塑性材料hD<0.1mm 用后刀面平均磨损宽度VB表示。 (2)前面磨损(月牙磨损):切削塑性材料hD>0.5mm 用月牙洼最大深度KT表示。 (3)前后面同时磨损:切削塑性材料hD在0.1~0.5mm之间 大多数情况下前、后刀具都有磨损,后刀面磨损对加工质 量影响最大,测量方便,通常以VB来表示刀具磨损程度。

金 属 切 削 过 程

刀具磨损与刀具寿命

金 属 切 削 过 程

? l 刀具磨损过程 ? 初期磨损阶段:刀具表面粗糙度大、单位面积压力高, 磨损快。 ? 正常磨损阶段 ? 急剧磨损阶段:磨损后切削温度升高,磨损量急剧增加。

金 属 切 削 过 程

o 1. 机械摩擦磨损:磨粒磨损、粘结磨损 ? 2. 热效应磨损:相变磨损-----高速钢刀具 ? 氧化磨损、扩散磨损------硬质合金刀具 l 刀具寿命及其影响因素 磨钝标准:通常指刀具后刀面允许的最大磨损量。 刀具寿命T:刀具开始切削到达到磨钝标准中切削时间。 影响刀具寿命的因素:切削用量;工件材料;刀具材料 及几何角度;其它因素。

l

刀具磨损的原因:

切削用量中采用尽可能大的背吃刀量,采用能满 足已加工表面粗糙度要求的尽可能大的进给量, 再根据所确定的刀具寿命值,按切削用量与刀具 寿命的关系公式计算切削速度。 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,背吃刀量的影响 很小。

3.3 切削过程基本规律
3.3切屑的控制
?l 切屑的形成: 推挤作用 切割作用

l 切屑的种类(不考虑刀具断屑等因素的影响) 金 ?带状切屑:上表面毛茸状,下表面光滑的连续切屑,大

属 切 削 过 程

γ0,高vc,小ap,f 加工塑性金属时产生。

?

节状(挤裂)切屑: 上表面锯齿状,下表面光滑的连 粒状(单元)切屑:菱形单元分离体,较低 vc,较大

续切屑,较低 vc,较大ap,f 加工中等硬度塑性金属时产生。
?

ap,f 加工硬度较高塑性较差金属时产生。
?

金属时产生。

崩碎切屑:不规则屑片,较低 vc,较大ap,f 加工脆性

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。

? 磨制断屑槽 ? 常用的断屑槽型式:直线圆弧型,直线型,全圆弧型。

? 直线圆弧型和直线型断屑槽:适用于切削碳素钢、合金结
构钢、工具钢等,一般前角在γo=5o~15o。 ? 全圆弧型:前角比较大,γo=25o~35o。适用于切削紫铜、不 锈钢等高塑性材料。 ? 影响断屑的主要参数有:槽宽Wn,槽深hBn。槽宽Wn应保证 切屑在流出槽时碰到断屑台,以使切屑卷曲折断。 ? 进给量大,切削厚时,可以适当增加槽宽WBn。

图2-35 断屑槽型式 (a)直线圆弧型 (b)直线型 (c)全圆弧型

? 断屑槽在前刀面的位置有三种型式: ? (a)平行式;(b)外斜式;(c)内斜式。 ? 其中外斜式最常用,平行式次之。内斜式主要用于 背吃刀量ap较小的半精加工和精加工。

? 切削用量对断屑的影响 切削用量的变化对断屑产生影响,选择 合适的切削用量,能增强断屑效果。 在切削用量参数中,进给量f对断屑影响 最大。进给量f增大,切削厚度也增大,碰 撞时容易折断。 切削速度υc和背吃刀量ap对断屑影响较小, 不过,背吃刀量ap增加,切削层宽度增加, 断屑困难增大;切削速度提高,断屑效果 下降。

刀具几何参数对断屑的影响 ? 对断屑影响较大的是主偏角κr 。在进给量不 变的情况下,主偏角κr增大,切屑厚度相应 增大,切屑也容易折断。因此,在生产中希 望有较好的断屑效果时,一般选取较大的主 偏角,一般κr =60o~90o。 刃倾角λs的变化对切屑流向产生影响, 因而也影响断屑效果。刃倾角为-λs时,切 屑流向已加工表面折断;刃倾角为+λs时, 切屑流向待加工表面折断

3.3.2 工件材料的切削加工性
加工性等级 名称及种类 相对加工性Kr

材 料 切 削 加 工 性

1
2

很易切削材料
容易切削材料

一般有色金属
易切钢

〉3.0
2.5~3.0

3
4 5 6 7 8

较易切削钢
一般钢与铸铁

1.6~2.5
1.0~1.6 0.65~1.0 0.5~0.65 0.15~0.5 <0.15

普通材料

稍难切削材料 较难切削材料

难切削材料

难切削材料 很难切削材料

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;弹性模量E;导 热系数;其它因素。 改善措施 (1)选用切削性好材料及表面状态好的材料 (2)热处理改善切削加工性,中、低碳钢正火处理;高碳 钢球化退火;(中碳及中碳合金钢)调质钢调质处理。 (3)选用合理的刀具材料及刀具角度 (4)特种切削加工:振动切削;加热切削;低温切削。

材 料 切 削 加 工 性

3.3.3 切削液
合理地选用冷却润滑液切削速度可提高5%~ 20%,刀具寿命明显提高,加工表面粗糙度值减 小,节能5%~20%,生产效率提高。

切 冷却作用; 润滑作用; 清洗作用; 防锈作用 削 液 切削液的种类
? ? ?

切削液的作用

水溶液—冷却为主 切削油—润滑为主 乳化液—兼顾冷却与润滑

切 削 液

? 切削液的选用 ? 粗加工:主要以降低切削温度、冷却为主。 ? 精加工:主要是改善表面质量,提高刀具耐 用度,稳定精度,以润滑为主。 ? 切削高强度钢、高温合金钢等难加工材料, 应选用极压切削油或极压乳化液。

l 切削用量的选择原则:
1) 粗加工时,为提高机械加工效率,首先选择 较大的切削深度,其次是较大的进给量,最后选 择中低切削速度,以保证刀具寿命。 2) 精加工时,为保证加工质量,首先选择较小 的切削深度(保证加工尺寸精度),其次选择较 小的进给量(保证表面粗糙度要求),最后选择 低速(高速钢刀具)或高速(硬质合金刀具)切 削,以保证刀具寿命。

金 属 切 削 过 程


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