1、3.4 刀具磨损、破损及使用寿命,刀具失效形式：磨损 （正常工作时逐渐产生的损耗）破损 （突发的破坏，随机的）,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； 中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处 磨损严重，以VN表示。,（三）边界磨损切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、硬质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。,二、刀具磨损的原因
2、,（一）磨料磨损切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对 刀具表面刻划作用造成的机械磨损。低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因(HSS刀)。,（二）粘结磨损刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。相对运动使粘接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。 中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。,（三）扩散磨损刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损。 切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快；高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要
3、原因。,（四）化学磨损一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损。 化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削条件下。,（五）热电磨损切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损。,三、刀具磨损过程及磨钝标准,（一）刀具磨损过程1. 初期磨损阶段与刀具刃磨质量有关2. 正常磨损阶段VB与切削时间近似正比斜率表示磨损强度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
4、 ap处的VB值作为刀具的磨钝标准；在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。粗车碳素钢0.60.8 粗车铸铁0.81.2粗车合金钢0.40.5 精车碳钢0.10.3系统刚性大、HSS ， VB值较大；系统刚性小、Y合金，VB值较小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 =0.20.4 ; HSS ,m = 0.10.125。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。,（三）刀具使用寿命与切削用量的关系经过实验得类似关系式： f T n =C1ap T p =C2综合可得到切削用量与刀具使用寿命的关系式：,令x =1/m，y =1/n，z =1/p，则,用YT5车削b=0.637GPa碳钢时，,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，与对温度影响一致。,切削热和切削温度,
