刀具的磨损与刀具寿命
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，属正常磨损；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，属非正常磨损。
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。
一、刀具正常磨损的形式有以下几种（图3-30）：
1.前刀面磨损
（1）条件：v↑、ac↑加工δ↑的材料产生带状切屑。
（2）原因：由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相接触和摩擦，产生的θ↑使工件材料、刀具材料之间的化学元素互相扩散，刀具的耐磨性↓→磨损（化学活性很高，反应很强烈）如前所述，接触面又有很高的压力和温度，接触面积中有80%以上是实际接触；空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损图3-30。
图3-30 刀具的磨损形态
（3）形态：离刀具刃口有一段距离处产生月牙洼，月牙洼中心处θmax，图3-31是月牙洼磨损的发展过程，当月牙洼发展到其前缘与切削刃之间的棱边变得很窄时，刀刃σb↓→刀刃破损，用KT表示（图3-32）
（4）指标：KT
2.后刀面磨损
（1）条件：切削铸铁和以较小的ac切削塑性材料时，主要发生这种磨损，最大磨损宽度以VBmax表示。
（2）原因：刃口钝圆ρ；α=0°的后刀面很短造成工件已加工表面弹、塑性变形→后刀面发生磨损。图3-32后刀面磨损带不均匀。
3.边界磨损图3-30
切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，此两处分别是在主、副切削刃与工件待加工或已加工表面接触的地方。如图3-33所示，其原因主要有：（1）工件外表皮处v↑
（2）由于加工硬化作用，靠近刀尖部分的副切削刃处ac减薄到0，引起这部分刀刃打滑，促使副后刀面上发生边界磨损，加工铸件、锻件等外皮粗糙的工件，也容易发生边界磨损。
二、刀具磨损过程及磨钝标准
1、刀具磨损过程
随着切削时间的延长，刀具磨损增加。根据切削实验，可得图3-34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3-34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
2、刀具磨钝标准
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。规定后刀面上均匀磨损区的高度VB值作为刀具的磨钝标准。
理论磨损极限：VBmax
在生产实际中，经常卸下刀具来测量磨损量会影响生产的正常进行，因而不能直接以磨损量的大小，而是根据切削中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。
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。
在评定刀具材料切削性能和实验研究时，都以刀具后刀面的磨损量作为衡量刀具的磨钝标准。因为一般刀具的后刀面都发生磨损，而且测量也比较方便。因此，国际标准化ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度VB作为刀具磨钝标准（图3-35），自动化生产中用的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为衡量刀具磨损的标准，称为刀具径向磨损量NB。
三、刀具寿命的经验公式
1.刀具的寿命—一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始切削至磨损量达到磨钝标准为止所经历的实际切削时间，称为刀具的寿命，用T 分钟表示。又称为刀具耐用度。
2.刀具总寿命——从第一次投入使用直至完全报废时所经历的实际切削时间。
?重磨刀具总寿命= T×N
?不重磨刀具总寿命= T
? 3.刀具寿命的经验公式
对于某一切削加工，当工件、刀具材料和刀具几何形状选定之后，切削速度是影响刀具寿命的最主要因素。提高切削速度，刀具寿命就降低。这是由于切削速度对切削温度影响最大，因而对刀具磨损影响最大。
1）v与T的经验公式
固定其它切削条件，在常用的切削速度范围内，取不同的切削速度，进行刀具磨损实验，得图3-36所示的一组磨损曲线，经处理后得vT m=C o
式中：v——切削速度（m/min）；
T——刀具寿命（min）；
m——指数，表示v-T间影响的程度；
c ——系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。
上式为重要的刀具寿命方程式。如果v-T画在双对数坐标系中得一直线，m就是该直线的斜率（图3-37）。耐热性愈低的刀具材料，斜率应该愈小，切削速度对刀具寿命的影响越大。
2）f、ap与T的经验公式
切削时，f ↑和ap ↑→T ↓。固定其他条件，只变化f 、ap 分别得到与V-T 类似的关系式，即
3）v 、f 、ap 与T 的关系
综合式3-19和3-20可得到切削用量与刀具T 的一般关系
用YT15硬质合金车刀车削σ=0.637GP 的碳钢时，切削用量与T 的关系为（f ＞0.7mm/r)
结论：由上式可见，v 对T 影响最大，f 次之，ap 最小，这与三者对θ的影响顺序完全一致，这也反映出θ对刀具磨损和刀具T 有着最重要的影响。 v —f —ap
四、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：
2211C T a C fT m p m ==z p
y x T m p m m T a f v C a f v C T ==21
111
75
.025.25p T a f v C T =75
.045.02.0p
v a f T C v =
1.崩刃
2.碎断
3.剥落.裂纹破损
刀具在加工过程中的磨损以及应对策略 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 刀具磨损是切削加工中基本的问题之一。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。
盾构刀盘磨损及刀具更 换 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-
15 刀具使用维护及更换 一般规定 15.1.1北京地铁盾构隧道施工，多在粉细砂层、圆砾层及卵石层中进行，刀盘、刀具磨损较大，须对刀盘、刀具磨损的检测及更换等有充分的估计。 在定购盾构机时，应充分考虑北京地层条件特点，确定盾构机的面板型式以及刀具配置等，以满足北京地铁盾构施工的需要。 盾构施工前应根据地层的磨耗性、刀盘刀具类型及配置等制定刀具使用计划。 盾构掘进施工前，应综合考虑地层条件，地面条件等因素，确定合理的可能换刀位置。 施工中应使用泡沫、泥浆等添加材，并采取其它减磨、降矩措施，提高刀盘、刀具的寿命。 15.1.6刀盘、刀具的磨损与施工参数的选择、施工方法等密切相关，应充分考虑这些因素的影响，审慎施工。施工中应密切观察推力、扭矩、渣土性状、机体振动状态等，分析其原因，采取应对措施。 应设定异常掘进的警戒推力及扭矩值，如遇异常情况，应立即停机检查。 北京地铁盾构隧道施工中的刀盘、刀具磨损现象非常复杂，详细情况正在调查和研究中，随着调查研究的深入及施工经验的增多，将及时做补充修订。 刀盘及刀具的选择 15.2.1 刀头材质的选择
1刀具一般采用真空烧制的E 5 类钢材，对于有特殊耐磨要求的刀 具宜采用耐磨能力是E 5两倍的所谓SINTER－H1P真空烧制的E 3 类钢材。 2表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可采用碳化钨或高铬堆焊焊条，堆焊层硬度宜高于HRC60； 3 采用超硬重型刀，刀具背面实施硬化堆焊。 刀头种类及型状： 1 主切削刀；其切入角度影响切削能力的发挥，应根据施工地层情况，选择切入角度； 2 主超前刀（也称先行刀）：采用主超前刀，一般可显着增加切削土体的流动性，大大降低主切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少主切削刀的磨耗。 3 鱼尾刀：为改善中心部位的切削和搅拌效果，宜在刀盘中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀。 4 盘圈贝型刀：实质上是超前刀，在盾构机穿越砂卵石地层特别是大粒径砂卵石地层时宜采用。 5 仿形刀：仿形刀的目的是盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削创造所需空间。 刀具配置 1增加刀具的数量，即增加刀具的行数及每一行的刀具布设数量； 2采用长、短刀并用法，即长刀具磨损后，短刀具开始接替长刀具磨损。其高低差一般为20mm～30mm。 3切削刀头的安装方法有销钉、螺栓及焊接等方法。预测需要更换时，须采用装卸容易的方法进行安装。 在北京地层条件下，应加大刀盘开口率，减少切削土渣在刀盘空间的滞留时间，以保证土渣顺利进入土舱，减少刀盘、刀具的磨损。
刀具为什么会磨损 刀具磨损是指刀具摩擦面上的刀具材料逐渐损失的现象。刀具磨损的形态一般有以下两种情况，有时是两种磨损兼有： 刀具磨损 前刀面磨损 当切削塑性材料时，切削厚度和切削速度都比较大时，切屑在前刀面会磨损出洼凹，这个洼凹称“月牙洼”。“月牙洼”产生的地方是切削温度最高的地方。 后刀面磨损 由于切削刃的刃口钝圆半径对加工表面的挤压与摩擦，在切削刃的下方会磨损出一条后角等于零的沟痕，这就是后刀面磨损。在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，切削脆性材料时，将会发生后刀面的磨损。 影响刀具磨损的几种原因 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https://www.doczj.com/doc/b111561807.html,版权所有，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https://www.doczj.com/doc/b111561807.html,版权所有，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
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
车床上切削时刀具的磨损一般是在高温高压条件下产生的，因此，形成刀具磨损的原因就非常复杂.它涉及到机械、物理、化学和金相等的作用。 现将其中主要的原因简述如下: 1.磨拉磨损切削过程中，切屑底层、工件加一表面上的一些硬度极高的微小硬质点，可在刀具的表面上刻出沟痕。这些硬质点对刀具的作用相当于砂轮中的磨粒的作用，所以称其为磨粒磨损。硬质点有碳化物(如FeC,TL,VC等)、氮化物(如TIN,SiM等)、氧化物(如SD，A里Oe等)和金属问化合物等。磨粒磨损在各种切削速度下都存在，但对低速切削的刀具(如拉刀、板牙等磨粒磨损是刀具磨损的主要原因。高速钢刀具的硬度和耐磨性低于硬质合金、陶瓷等，故其磨粒磨损所占的比贡较大。 2.粘结磨损切屑与刀具前刀面、工件加下表面与刀具后刀面之问在高温高压作用下接触.接触面问吸附膜被挤破，形成了新鲜表面接触，当接触面问隙达到原子问距离时就产生粘结。粘结磨损就是由于接触面滑动时在粘结处产生剪切破坏造成的。通常剪切破坏在强度较低的切屑一方.但刀而在摩擦、压力和温度连续作用下强度降低，也会破坏。此外，当前刀面上粘结的积屑瘤脱落后，会带走刀具材料.从而形成粘结磨损。粘结磨损的程度与压力、温度和材料问亲合程度有关。如在低速切削时，由于切削温度低，故粘结是在正压力作用下由接触点处产生的M性变形所造成，亦称为冷焊。在中速切削时，由于切削a度较高，促使材料软化和分子问的热运动，更易造成粘结。用T类硬质合金加工铁合金或含铁不锈钢时，在高温作用下伙元素之问会产生亲合作用.从而也会产生枯结磨损。所以低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损因素。 3.扩散磨损扩一散磨损是在高温下产生的。在切削金属时，金属与刀具接触，双方的化学元素在固态下相互扩散，改变了原材料的成分与性能，使刀具材料变脆，从而加剧了刀具的磨损。例如，用硬质合金切削钢材时，从800℃左右开始，硬质合金中的W,Co和C原子向钢中扩散，同时钢中的Fe原子向刀具中扩一散，使刀具表面形成新的低硬度、高脆性的复合碳化物，且由于Co含量的降低.刀具材料的粘结强度降低.从而降低了刀具表面的强度和硬度，加剧了刀具磨损。 4..相变磨损当刀具上最高温度超过材料相变盆度时，刀具表面金相组织会发生变化，如马氏体会转变为奥氏体.使硬度下降，磨损加剧。下具钢刀具在高温时易产生相变磨损。它们的相变沮度是:合金钢为300-3501C，高速钢为550-6001C.相变磨损严重时会造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。 本文由斗式提升机https://www.doczj.com/doc/b111561807.html, XSX提供转载请注明
盾构机刀盘、刀具磨损分析浅谈 摘要：造成刀盘和刀具的磨损是多方面的，而且很多都是不能定量分析的，但是只要综合土层性质、掘进参数、正确使用泡沫剂、适时开仓检查刀具和汲取以往的经验教训，就可能将刀盘和刀具的磨损量降到最小，从而达到保护刀盘、刀具的目的。 关键词：盾构机；刀盘；刀具；磨损 随着地铁建设的发展，盾构工法在地铁建设中起到了越来越重要的作用。它的优越性，实际上是得益于盾构机技术的发展，正所谓“工欲善其事，必先利其器”。盾构机之所以特别重要是因为它与其它施工机械不一样，它被形象地称为“度身定做”（taitor-made）的[1]。所谓“度身定做”度的什么身呢？就是根据特定的施工环境这个“身”来制造与之相适应的特定的盾构机。在盾构机选型中刀具的选择又是重中之重，要根据地质情况选择相匹配的盾构机，盾构机刀盘刀具布置是盾构机配置的最重要的部分。在实际施工过程中，若区间较长，需要进行开仓检查刀具和换刀，确保盾构机能够顺利到达出洞。笔者对深圳地铁2号线后海站～科苑站区间盾构隧道刀盘、刀具磨损情况进行了总结分析，可为类似工程盾构机刀具选型提供参考。 1工程概况 深圳地铁2号线是深圳市优先发展的轨道交通线路，是连接城市中心区与蛇口、南头半岛的纽带，也是特区内东西向交通走廊内的第二条轨道客运干线，沿途将经过蛇口、后海开发区、南山商业文化中心和深圳湾填海区，串联了上述片区主要的居住区和商业文化密集区，满足了南山与福田、罗湖二级客运走廊的客运需求。地铁2号线建成后在深圳世界之窗站与1号线换乘，将直接为300万以上的市民提供安全便捷的交通服务，能有效缓解南山区的交通压力。深圳地铁二号线某标段土压盾构机从后海站向科苑站方向掘进。本区间左、右线隧道平面最大曲线半径为1000m，最小曲线半径为400m，左、右线线间距13.2m～14.2m，区间隧道最大线路纵坡为28‰，最小纵坡为2‰，竖曲线半径最大为5000m，最小为3000m，隧道拱顶埋深为10m～15m。 2地质概况 区间场地原始地貌为滨海相潮间带（滩涂），后经软基处理由填海而成。由钻探揭示，覆土表层为人工填筑的素填土（填石、填砂），其下为第四系全新统海积淤泥、砾砂（含淤泥）、冲洪积粘土、砾砂，第四系上更新统冲洪积淤泥质
常用的刀具磨损检测方法比较 篇一：刀具的磨损和耐用度浅谈 刀具磨损和耐用度浅谈 刀具在切削金属的同时，本身也逐渐被磨损。当磨损到一定程度时，就需要更换刀具，否则会产生降低加工表面质量等不良后果。让我们先来看看刀具的磨损过程：常用的高速钢和硬质合金钢刀具的磨损过程如图所示，它反映了切削时间和刀具磨损之间的关系。正常磨损 后刀面磨损初期磨损 切削时间/ 1．初期磨损阶段 在该阶段中，由于是新刃磨的刀具，刀后面粗糙不平，后面与工件过渡表面间的实际接触面很小，压力大，磨损速度很快。初期磨损量与刀具刃磨质量有关，经过研磨的刀具初期磨损量小。 2．正常磨损阶段 刀后面经过初期的磨损后，粗糙度值降低，与工件过渡表面实际接触面积增大，压力减小，刀刃仍然比较锋利，磨损速度比较缓慢。该阶段切削过程平稳，持续时间长，是刀具的有效工作阶段。 3．急剧磨损阶段 当刀具磨损到一定程度后，刃口变钝，摩擦力增大，切削力和切削温度迅速上升，刀具材料的性能下降，引起刀具迅速磨损，直至完
全丧失切削性能。所以在切削过程中应避免刀具发生急剧磨损。 刀具的磨损过程又可看为刀具的钝化过程 从上述磨损过程可以看出，刀具在正常磨损阶段即将结束前，刀具必须及时重磨或可转位刀片转换刀刃。否则不仅会损坏刀具，而且会使工件的加工质量变坏。此时的刀具磨损量称为刀具的磨损限度。国家标准规定，把刀具磨损达到正常磨损阶段结束前的某一后面磨损量VB值作为刀具的磨损限度，即磨钝标准。因为刀具磨损后，切削力将增大，在柔性加工系统中，经常用切削力的某一数值作为刀具磨钝标准，以实现对刀具磨损状态的自动控制。 在实际生产中，采用与磨钝标准队赢得切削时间，即刀具耐用度来表示刀具已经磨钝，到了该换刀具的时候。所谓刀具耐用度，是指新磨好的刀具，由开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间，用字母t表示，单位为min。刀具耐用度有时也可用加工同样零件的数量或切削路程长度来表示。 粗加工时，多为切削时间表示耐用度。例如，目前高速钢镗刀的耐用度为30~60min；硬质合金铣刀的耐用度为120~180min。高速钢钻头的耐用度为80~120min；成形刀具耐用度为200~300min。精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。 用刀具耐用度衡量磨损量的大小，比直接测量磨损量方便的多，因而在生产中广泛采用。刀具寿命则是指一把新刀从使用到报废为止的总的切削时间，它是刀具耐用度与磨刀次数的乘积。 篇二：刀具磨损原理及耐磨设计
常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析 1引言 从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。 本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。 2高速切削刀具的磨损形态 高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。 后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。 微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
15刀具使用维护及更换 一般规定 15.1.1北京地铁盾构隧道施工，多在粉细砂层、圆砾层及卵石层中进行， 刀盘、刀具磨损较大，须对刀盘、刀具磨损的检测及更换等有充分的估计。 在定购盾构机时，应充分考虑北京地层条件特点，确定盾构机的面板型式 以及刀具配置等，以满足北京地铁盾构施工的需要。 盾构施工前应根据地层的磨耗性、刀盘刀具类型及配置等制定刀具使用计 划。 盾构掘进施工前，应综合考虑地层条件，地面条件等因素，确定合理的可 能换刀位置。 施工中应使用泡沫、泥浆等添加材，并采取其它减磨、降矩措施，提高刀 盘、刀具的寿命。 15.1.6刀盘、刀具的磨损与施工参数的选择、施工方法等密切相关，应充分考虑 这些因素的影响，审慎施工。施工中应密切观察推力、扭矩、渣土性状、机体 振动状态等，分析其原因，采取应对措施。 应设定异常掘进的警戒推力及扭矩值，如遇异常情况，应立即停机检查。北 京地铁盾构隧道施工中的刀盘、刀具磨损现象非常复杂，详细情况正在调查 和研究中，随着调查研究的深入及施工经验的增多，将及时做补充修订。 刀盘及刀具的选择 15.2.1刀头材质的选择 1 刀具一般采用真空烧制的 E5类钢材，对于有特殊耐磨要求的刀具宜采用耐磨能力是 E5两倍的所谓 SINTER－ H1P真空烧制的 E3类钢材。 2表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可采用碳化钨或高铬堆焊焊条，堆 焊层硬度宜高于 HRC60 ；
3采用超硬重型刀，刀具背面实施硬化堆焊。 刀头种类及型状： 1主切削刀；其切入角度影响切削能力的发挥，应根据施工地层情况，选择 切入角度； 2主超前刀（也称先行刀）：采用主超前刀，一般可显着增加切削土体的流动性，大大降低主切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少主切削刀的磨耗。 3鱼尾刀：为改善中心部位的切削和搅拌效果，宜在刀盘中心部位设计一把 尺寸较大的鱼尾刀。 4盘圈贝型刀：实质上是超前刀，在盾构机穿越砂卵石地层特别是大粒径砂 卵石地层时宜采用。 5仿形刀：仿形刀的目的是盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形 超挖切削创造所需空间。 刀具配置 1增加刀具的数量，即增加刀具的行数及每一行的刀具布设数量； 2采用长、短刀并用法，即长刀具磨损后，短刀具开始接替长刀具磨损。其高 低差一般为 20mm～ 30mm。 3切削刀头的安装方法有销钉、螺栓及焊接等方法。预测需要更换时，须采用 装卸容易的方法进行安装。 在北京地层条件下，应加大刀盘开口率，减少切削土渣在刀盘空间的滞留时间， 以保证土渣顺利进入土舱，减少刀盘、刀具的磨损。 刀具磨损的预测及检测方法 必须充分探讨刀头的耐磨耗性，事前预测磨耗量，制定切实可行的对策，以便施 工能顺利进行。 刀具磨耗量的预测 最外圈的刀具磨耗量的推测值可按下式计算：
刀具破损的主要形式及其产生的原因有以下几个方面 (1)后刀面磨损后刀面磨损是由机械交变应力引起的出现在刀具后刀面上的摩擦磨损。如果刀具材料较软，刀具的后角偏小，加工过程中的切削速度偏高，进给量太小，都会造成刃具后刀面的磨损过量，并由此使得加工表面的尺寸和精度降低，增大切削中的摩擦阻力。因此应该选择耐磨性较高的刀具材料，同时降低切削速度，加大进给量，增大刀具后角。如此才能避免或减少刀具后刀面磨损现象的产生。(2)边界磨损主切削刃上的边界磨损常发生于与工件的接触面处。 主要原因是工件表面硬化、微信公众号：hcsteel锯齿状切屑造成的摩擦。解决措施是降低切削速度和进给速度，同时选择耐磨刀具材料，并增大刀具的前角，使切削刃锋利， (3)前刀面磨损前刀面磨损是在刀具的前刀面上由摩擦和扩散导致的磨损。 前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触，以及对发热区域的扩散引起。另外刀具材料过软，加工过程中切削速度较高，进给量较大，也是前刀面磨损产生的原因。前刀面磨损会使刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃的强度。应该采用降低切削速度和进速度，同时选择涂层硬质合金材料，来达到减小前刀面磨损的目的。 (4)塑性变形塑性变形是切削刃在高温或高应力作用下F产生的变形。 切削速度和进给速度太高以及工件材料中硬点的作用，刀具具材料太
软和切削刃温度较高等现象，都是产生塑性变形的主要原因。塑性变形的产生会影响切屑的形成质量，并导致刀具崩刃。可以通过采取降低切削速度和进给速度，选择耐磨性高和导热性能好的刀具材料等措施，达到减少塑性变形的目的。 (5)积屑瘤积屑瘤是指工件材料在刀具上的黏附物质 积屑瘤的产生会大大降低工件表面的加工质量，会改变切削刃的形状并最终导致切削刃崩刃。采取的对策是提高切削速度，选择涂层硬质合金或金属陶瓷等刀具材料，并在加工过程中使用冷却液。 (6)刃口剥落刃口剥落是指切削刃口上出现一些很小的缺口，非均匀的磨损。 主要由断续切削、切屑排除不畅等原因造成。应该在加工时降，低进给速度、选择韧性好的刀具材料和切削刃强度高的刀片，来避免刃口剥落现象的产生。 (7)崩刃崩刃将损坏刀具和工件。 主要原因有刀具刃口的过度磨损和较高的加工应力，也可能由于刀具材料过硬、切削刃强度不足以及进给量太大造成。刀具应该选择韧性较好的合金材料，加工时应减小进给量和切削深度，另外还可选择高强度或刀尖圆角较大的刀片。 (8)热裂纹由于断续切削时的温度变化而产生的垂直于切削刃的裂纹。 热裂纹会降低工件表面的加工质量，并导致刃口剥落。刀具应该选择韧性好的合金材料，同时在加工中减小进给量和切削深度，并进行干
刀具寿命管理规定 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
机加刀具寿命管理办法 1.目的：跟踪刀具使用寿命，实现刀具定期更换、刃磨，减少刀具异常对生产和产品质量的影响。 2.范围：机加车间专机、加工中心/钻攻中心用刀具，这些刀具需刻印有刀具代号和编号方可进行寿命统计和管理。 3.职责： 3.1机加车间负责初拟刀具寿命。 3.2技术部组织评审具体刀具寿命并确认，并配合机加车间对刀具寿命的更改和完善。 3.3机加车间现场管理员负责本办法在本部门的有效实施和推行，以及对生产现场刀具更换和刀具寿命的跟踪及记录。 3.4采购部、质管部、物管部分别负责刀具需外协时的刃磨、验收、收发，在此期间需保持刀具代号和编号不发生损失，以确保刀具寿命可持续追溯。 4.刀具寿命管理办法： 4.1刀具寿命相关术语及定义 4.1.1刀具寿命：是指一把新刀具从开始投入使用直到报废为止的总切削时间或切削工件的数量，其中包含多次刃磨时间（刃磨次数以n表示），所以刀具寿命等于刀具耐用度和（n+1)的乘积。 4.1.2刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间或切削工件的数量。 4.2刀具寿命标准的制定 4.1.1机加车间各现场管理员负责对各生产线所使用的刀具寿命进行初稿的编制，并详细注明刀具名称、生产线及工序、刀具代号和刀具编号，参照《刀具寿命管理明细表》的格式填写。 寿命管理明线表》初稿编制完成后提交技术部，由技术部组织评审，评审定稿之《刀具寿命管理明细表》由公司领导批准下发各生产线后使用，同时存档备案。 刀具寿命管理明细表》的变更应按工艺变更程序执行。 寿命管理明细表》应悬挂于各工序生产设备上，以便实施刀具寿命的跟踪管理。 4.2刀具寿命跟踪管理 现场管理员完成，操作员工不得随意更换刀具。
15 刀具使用维护及更换 15.1 一般规定 15.1.1地铁盾构隧道施工，多在粉细砂层、圆砾层及卵石层中进行，刀盘、刀具磨损较大，须对刀盘、刀具磨损的检测及更换等有充分的估计。 15.1.2 在定购盾构机时，应充分考虑地层条件特点，确定盾构机的面板型式以及刀具配置等，以满足地铁盾构施工的需要。 15.1.3 盾构施工前应根据地层的磨耗性、刀盘刀具类型及配置等制定刀具使用计划。 15.1.4 盾构掘进施工前，应综合考虑地层条件，地面条件等因素，确定合理的可能换刀位置。 15.1.5施工中应使用泡沫、泥浆等添加材，并采取其它减磨、降矩措施，提高刀盘、刀具的寿命。 15.1.6刀盘、刀具的磨损与施工参数的选择、施工方法等密切相关，应充分考虑这些因素的影响，审慎施工。施工中应密切观察推力、扭矩、渣土性状、机体振动状态等，分析其原因，采取应对措施。 15.1.7应设定异常掘进的警戒推力及扭矩值，如遇异常情况，应立即停机检查。15.1.8地铁盾构隧道施工中的刀盘、刀具磨损现象非常复杂，详细情况正在调查和研究中，随着调查研究的深入及施工经验的增多，将及时做补充修订。 15.2 刀盘及刀具的选择 15.2.1 刀头材质的选择 1刀具一般采用真空烧制的E5类钢材，对于有特殊耐磨要求的刀具宜采用耐磨能力是E5两倍的所谓SINTER－H1P真空烧制的E3类钢材。 2表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可采用碳化钨或高铬堆焊焊条，堆焊层硬度宜高于HRC60； .资
3 采用超硬重型刀，刀具背面实施硬化堆焊。 15.2.2 刀头种类及型状： 1 主切削刀；其切入角度影响切削能力的发挥，应根据施工地层情况，选择切入角度； 2 主超前刀（也称先行刀）：采用主超前刀，一般可显著增加切削土体的流动性，大大降低主切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少主切削刀的磨耗。 3 鱼尾刀：为改善中心部位的切削和搅拌效果，宜在刀盘中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀。 4 盘圈贝型刀：实质上是超前刀，在盾构机穿越砂卵石地层特别是大粒径砂卵石地层时宜采用。 5 仿形刀：仿形刀的目的是盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削创造所需空间。 15.2.3 刀具配置 1增加刀具的数量，即增加刀具的行数及每一行的刀具布设数量； 2采用长、短刀并用法，即长刀具磨损后，短刀具开始接替长刀具磨损。其高低差一般为20mm～30mm。 3切削刀头的安装方法有销钉、螺栓及焊接等方法。预测需要更换时，须采用装卸容易的方法进行安装。 15.2.4 在地层条件下，应加大刀盘开口率，减少切削土渣在刀盘空间的滞留时间，以保证土渣顺利进入土舱，减少刀盘、刀具的磨损。 15.3 刀具磨损的预测及检测方法 15.3.1必须充分探讨刀头的耐磨耗性，事前预测磨耗量，制定切实可行的对策，以便施工能顺利进行。 15.3.2刀具磨耗量的预测 最外圈的刀具磨耗量的推测值可按下式计算： .资
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
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
盾构软土刀具磨损计算 一，区间地质状况 某区间设计区间总长度2669.681m。盾构区间双线总长度5338m。洞身范围内土层主要为<2-4-2>淤泥质土层、<2-5-2>粗中砂层、<3-8>卵石层等。 二，盾构刀具磨损计算分析 随着盾构法施工在地铁建设中的广泛应用，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。刀具的磨损在盾构掘进过程中不可避免，合理的布局设计需要考虑因磨损引起的使用寿命一致。参照经验公式，盾构机刀盘外圈刀具的磨损公式如下： v KDLN πδ=其中δ———磨损量，mm K ———磨耗系数mm/Km D ———盾构刀盘外径，m L ———盾构掘进距离，m N ———刀盘的转动速度，r/min v ———盾构掘进速度，mm/min 刀盘转速N=0.3-3.05r/min ；计算选用1.5r/min 盾构掘进速度v=80cm/min ， 1，磨损系数K 的确定为刀具的磨损系数可以参照经验公式 333 .0n K K n =
其中n K ———1条轨迹配置n 把刀具的磨损系数 K ———1条轨迹配置1把刀具的磨损系数 磨耗系数K 单位：Km mm /103 -为了安全考虑选用在砂砾中能安全掘进的E5材质的磨损系数，45×310-mm/Km 在粘土中能安全掘进的E5材质的磨损系数，15×3 10- mm/Km 刀盘局部视图 由刀盘局部视图可知，42#刀具位置在同一刀具轨迹上配置了两把刀具，40#刀具位置在同一轨迹上布置了1把刀具。土压平衡式盾构粘土砂砂砾 刀头材质 （硬质合金） 4-15 15-2525-45E-52-2.75 7.5-12.512.5-22.5E-31.37-5.17 5.17-8.68.6-15.5 E-2
刀具磨损原因及减少磨损的方法介绍 提前了解刀具为什么会磨损，可以帮助刀具的使用者延长刀具寿命。此外，现在的刀具涂层技术（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。下面成都量具刃具——成都川府工具有限公司为大家介绍刀具磨损及应对之策 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）。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。 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
刀具的磨损与刀具寿命 默克精密工具（常州）有限公司 一、刀具磨损 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，属正常磨损；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，属非正常磨损。 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。 刀具正常磨损的形式有以下几种： 1.前刀面磨损 2.后刀面磨损 3.边界磨损(前、后刀面同时磨损) 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扩散、腐蚀)等引起的。 (1)磨粒磨损在切削过程中，刀具上经常被一些硬质点刻出深浅不一的沟痕。磨粒磨损对高速钢作用较明显。 (2)粘结磨损 刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象，称粘结。粘结磨损就是由于接触面滑动在粘结处产生剪切破坏造成。低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因。 (3)扩散磨损切削时在高温作用下，接触面间分子活动能量大，造成了合金元素相互扩散置换，使刀具材料机械性能降低，若再经摩擦作用，刀具容
易被磨损。扩散磨损是一种化学性质的磨损。 (4)相变磨损当刀具上最高温度超过材料相便温度时，刀具表面金相组织发生变化。如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧。因此，工具钢刀具在高温时均用此类磨损。 (5)氧化磨损氧化磨损是一种化学性质的磨损。 刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面因素作用造成的。 1）在低、中速范围内磨粒磨损和粘结磨损是刀具磨损的主要原因。通常拉削、铰孔和攻丝加工时的刀具磨损主要属于这类磨损。 2）在中等以上切削速度加工时，热效应使高速钢刀具产生相变磨损、使硬质合金刀具产生粘结、扩散和氧化磨损。 二、刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命 1、刀具磨损过程 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 2、刀具磨钝标准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。规定后刀面上均匀磨损区的高度VB值作为刀具的磨钝标准。 3、刀具的耐用度（刀具寿命） 一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始切削至磨损量达到磨钝标准为止所经历的实际切削时间，称为刀具的耐用度，用T分钟表示。又称为刀具寿命。 三、刀具的破损
刀具磨损和耐用度浅谈 刀具在切削金属的同时，本身也逐渐被磨损。当磨损到一定程度时，就需要更换刀具，否则会产生降低加工表面质量等不良后果。 让我们先来看看刀具的磨损过程：常用的高速钢和硬质合金钢刀具的磨损过程如图所示，它反映了切削时间和刀具磨损之间的关系。 正常磨损 初期磨损 急剧磨损后刀面磨损量切削时间/ 1． 初期磨损阶段 在该阶段中，由于是新刃磨的刀具，刀后面粗糙不平，后面 与工件过渡表面间的实际接触面很小，压力大，磨损速度很快。初期磨损量与刀具刃磨质量有关，经过研磨的刀具初期磨损量小。 2． 正常磨损阶段 刀后面经过初期的磨损后，粗糙度值降低，与工件过渡表面 实际接触面积增大，压力减小，刀刃仍然比较锋利，磨损速度比较缓慢。该阶段切削过程平稳，持续时间长，是刀具的有效工作阶段。
3．急剧磨损阶段 当刀具磨损到一定程度后，刃口变钝，摩擦力增大，切削力和切削温度迅速上升，刀具材料的性能下降，引起刀具迅速磨损，直至完全丧失切削性能。所以在切削过程中应避免刀具发生急剧磨损。 刀具的磨损过程又可看为刀具的钝化过程 从上述磨损过程可以看出，刀具在正常磨损阶段即将结束前，刀具必须及时重磨或可转位刀片转换刀刃。否则不仅会损坏刀具，而且会使工件的加工质量变坏。此时的刀具磨损量称为刀具的磨损限度。国家标准规定，把刀具磨损达到正常磨损阶段结束前的某一后面磨损量VB值作为刀具的磨损限度，即磨钝标准。因为刀具磨损后，切削力将增大，在柔性加工系统中，经常用切削力的某一数值作为刀具磨钝标准，以实现对刀具磨损状态的自动控制。 在实际生产中，采用与磨钝标准队赢得切削时间，即刀具耐用度来表示刀具已经磨钝，到了该换刀具的时候。所谓刀具耐用度，是指新磨好的刀具，由开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间，用字母t表示，单位为min。刀具耐用度有时也可用加工同样零件的数量或切削路程长度来表示。 粗加工时，多为切削时间表示耐用度。例如，目前高速钢镗刀的耐用度为30~60min；硬质合金铣刀的耐用度为120~180min。高速钢钻头的耐用度为80~120min；成形刀具耐用度为200~300min。精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。
设?计计!算 ＤｅｓｉｇｎａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ２００６（１） 工程机械 在城市地铁工程所用盾构的方案选型中，刀盘的结构、刀具类型的选择、刀具的布置和磨损问题常成为选型的重点内容。尤其是盾构在砂或砂卵石地层中掘进，刀具的磨损问题更为突出，因此需要对刀具的掘削距离寿命进行预测。 １盾构刀具的种类与布置 为保证掘削刀盘的开挖效率，盾构通常根据不同的地质情况选用不同类型的刀具及刀具组合。目前盾构机上常用的刀具有切刀、刮刀、齿刀、单（双）刃滚刀、先行刀、仿形刀等。盘形滚刀常用来对付硬岩地层，而齿刀和切刀组合更适合于开挖软岩；地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀 （或刮刀）。单（双）刃滚刀属于滚刀型刀具，主要是依靠挤压破岩，一般用于岩石地层的掘进。在盾构穿越松散地层且有大粒径的砾石（粒径大于４００ｍｍ），以及当砾石含量达到一定比例时，可采用滚刀型刀具。另外在隧道地质条件复杂多变、岩石与一般土体交错频繁出现的情况，也可在刀盘上布置一些滚刀型刀具。 切刀、刮刀、齿刀等属于切削型刀具，切削型刀具的切削原理是切刀随盾构向前推进的同时，随刀盘旋转的刀具对开挖面土体产生轴向剪切力及挤压力和周向（刀盘旋转切线方向）切削力，不断将开挖面前方土体切削下来。切削型刀具一般适用于粒径小的砂卵石、砂土、粘土等松散体地层。 先行刀、仿形刀和磨耗检测刀具等是按照刀具在刀盘上作用的不同分类的。 先行刀也称为超前刀。刀盘开挖时，超前刀在切削刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切削刀创造良好的切削条件。采用超前刀，一般可显著增加切削土体的流动性，大大降低切削刀的扭矩，提高刀具切削效率，减少切削刀的磨耗。在松散 体地层，尤其是砂卵石地层使用效果十分明显。 为保证盾构在超挖少、对周边土体干扰小的条件下，实现曲线推进和顺利转弯及纠偏，盾构需设置仿形刀。仿形刀一般布置在辐臂上。施工时，可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从辐臂一端径向伸出和缩回仿形刀，达到仿形切削的目的。 为加强刀具磨损量的管理，防止刀盘和刀具因过度磨损而损坏，刀盘上常设置有磨耗检测刀具。常用的检测刀具有通电式磨耗检测刀具和超声波式磨耗检测刀具等。通电式磨耗检测刀具见图１（ａ），其原理是：在刀具制作时先将电线埋入刀具中，随着盾构的掘进，当刀具磨耗达到限定磨耗量时，通电电线将被磨断，于是电路断路。操作人员可根据电路通断情况对刀具的磨耗做出判断。该法的特点是简单、直接，但不能连续检测刀具磨耗进展情况，难以掌握换刀时机；超声波式磨耗检测刀具如图１（ｂ）所示，其检测原理是：在磨耗检测刀具中事先安装好与超声波监测器相连接的超声波探头，利用超声波来探测刀具的磨耗情况。其特点是技术相对复杂，成本较高，但能连续检测刀具的磨耗情况，有利于根据刀具磨损进展进行刀具换刀前的准备和更好地把握换刀时 机。 （ａ）通电式 （ｂ）超声波式 图１磨耗检测刀具 ２刀具磨损的原因和影响因素 在盾构推进力作用下刀具对开挖面土体产生一 西南交通大学 管会生高波 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!" 摘 要：通过对盾构刀具磨损的原因分析和寿命计算，可以预测盾构在隧道开挖区间刀 具是否需要更换以及需要更换的次数。并通过算例说明刀具寿命预测的分析方法。 关键词：盾构 刀具 磨损寿命 盾构切削刀具寿命的计算 ２５——