刀具的磨损和刀具的耐用度

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。

金属切削原理与刀具Principle of Metal Cutting and Cutting Tools 第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度6.1 刀具磨损的形态6.2 刀具磨损的原因6.3 刀具磨损过程及磨钝标准6.4 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布6.5 合理耐用度的选用原则6.6 刀具的破损磨损：切削时的摩擦使得刀具材料逐渐磨钝，造成切削部分形状和尺寸改变切削力增加；切削温度上升；切削颜色改变；产生振动；工件尺寸超差；已加工表面质量明显恶化刀具损坏形式主要有：磨损和破损。

磨损损坏是连续的逐渐磨损；破损包括脆性破损和塑性破损刀片磨损车削用金属陶瓷刀片刀尖半径处后刀面磨损和月牙洼磨损第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度6.1 刀具磨损的形态一、前刀面磨损切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，在刀具前刀面上经常会磨出一个月牙洼。

前刀面月牙洼磨损值以其最大深度KT表示。

图6-1 刀具的磨损形态二、后刀面磨损加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小（＜0.1mm）的塑性材料，前刀面上刀屑间的作用相对较弱，主要发生后刀面磨损，后刀面磨损带往往不均匀。

刀尖处VC，主切削刃靠近工件外皮处的后刀面VN，中间部位磨损较均匀VB、VBmax。

图6-3 刀具磨损的测量位置三、边界磨损切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损（图6-4）。

加工铸、锻等外皮粗糙的工件，也容易发生边界磨损。

发生边界磨损的原因：（1）应力梯度，引起很大的剪应力。

（2）加工硬化作用，边界处切削厚度为零，刀刃打滑。

刀具的磨损方式1.前刀面为主，后刀面轻微的磨损2.后刀面为主，前刀面轻微的磨损3.前刀面、后刀面同时磨损4.切削刃口变圆钝化1. 前刀面为主，后刀面轻微的磨损•切削塑性材料；•切削速度较高；•切削厚度较大；•负前角；•产生积屑瘤时2. 后刀面为主，前刀面轻微的磨损•切削脆性材料；•塑性材料切削速度较低；•塑性材料切削厚度较小；•增大前角，减小后角时更明显；•切削韧性大、导热性差的材料（不锈钢）3. 前刀面、后刀面同时磨损•切削塑性金属时，如果切削厚度适中4. 切削刃口变圆钝化•耐磨性、红硬性好的刀具精加工导热性差的材料；•切削韧性大、导热性差的材料第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度5.2 刀具磨损的原因一、硬质点磨损（磨料磨损）二、粘结磨损三、扩散磨损四、氧化磨损一、硬质点磨损（磨料磨损）1. 概念工件材料中含有硬度极高的硬质点在刀具表面刻划出沟纹（机械磨损）。

切削加工时，刀具一方面切下切屑，另一方面本身也要发生磨损或局部破损。

刀具磨损后，可明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，工艺系统产生振动，加工表面粗糙度值增大，加工精度降低。

因此，刀具磨损到一定程度后，必须进行重廓或更换新刀。

刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效率、质量和成本，是切削加工中十分重要的问题之一。

刀具磨损主要决定于刀具材料及工件材料的物理机械性能和切削条件。

各种条件下刀具磨损有不同的特点。

掌握这些特点，才能合理地选择刀具及切削条件，提高切削效率，保证加工质量。

第一节 切削力的计算和影响因素在切削过程中，切削力直接影响切削热、刀具磨损与耐用度、加工精度和已加工表面质量。

在生产中，切削力又是计算切削功率，设计机床、刀具、夹具以及监控切削过程和刀具工作状态的重要依据。

研究切削力的规律，对于分析切削过程和生产实际都有重要意义。

一、切削力的来源、切削合力及分力、切削功率1．切削力的来源金属切削时，刀具使加工材料变形成为切屑所需的力，称为切削力。

切削力的来源有二方面(1)切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力。

(2)刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

2．切削合力及分力切削力的总和形成作用在车刀上的合力Fr 。

为便于测量和应用，可以将合力Fr 分解成三个互相垂直的分力：1）Fz ——主切削力或切向力。

它垂直于基面，切于切削表面并与切削速度v 的方向一致。

一般，Fz 在分力中最大，是计算切削功率，设计机床零件的主要依据。

2）Fy ——切深抗力，或称背向力、径向力、吃刀力。

它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)垂直。

Fy 约为(O.15～0.7)Fz ，它虽不作功，但能使工件变形或振动，对加工精度和己加工表面质量影响较大。

3）Fx ——进给抗力，或称轴向力、走刀力。

它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)相平行。

Fx 约为(0.1～0.6)Fz ，是设计走刀机构时所必需的数据。

刀具磨损破损与耐用度必考知识范例1. 导言刀具是各行各业都普遍使用的工具之一，而刀具的磨损和破损对于工作效率和刀具的耐用度有着重要的影响。

本文将介绍刀具磨损和破损的原因以及如何评估和提高刀具的耐用度。

2. 刀具磨损原因刀具的磨损主要由以下几个因素引起：2.1 材料硬度不匹配材料硬度不匹配是刀具磨损的主要原因之一。

当切削材料的硬度过高时，容易导致刀具磨损过快。

因此，在选择刀具材料时，需要根据切削材料的硬度选择合适的刀具材料。

2.2 切削速度过高刀具在切削时会受到摩擦力和热量的影响，切削速度过高会导致刀具表面温度升高，进而引起刀具磨损。

因此，在使用刀具时，需要合理调整切削速度，避免刀具磨损过快。

2.3 切削条件不当切削条件的不当使用也会导致刀具磨损。

例如，切削液的选择不当、切削液的供应不足等因素都会导致刀具磨损加剧。

3. 刀具破损原因刀具的破损主要由以下几个因素引起：3.1 弯曲当刀具过度受力或发生碰撞时，可能会导致刀具弯曲或折断。

因此，在使用刀具时，需要注意避免过度受力或碰撞。

3.2 切削震荡切削震荡是刀具破损的常见原因之一。

切削震荡会导致切削力突然增大，进而引起刀具破损。

因此，在切削加工中，需要采取相应的措施来防止切削震荡的产生。

3.3 刀具磨损过快刀具磨损过快也会导致刀具破损。

当刀具磨损到一定程度时，其切削性能会显著下降，容易引起振动和切削力的不稳定，从而导致刀具破损。

因此，在使用刀具时，需要及时更换磨损的刀具。

4. 评估刀具的耐用度评估刀具的耐用度可以帮助我们选择合适的刀具和切削条件，以延长刀具的使用寿命。

以下是几种常用的评估方法：4.1 磨损量测量通过测量刀具的磨损量可以评估刀具的耐用度。

常用的方法包括测量刀具的切削宽度、刀尖高度等参数的变化。

4.2 刀具寿命测试进行刀具寿命测试可以评估刀具的耐用度。

常用的方法包括使用刀具进行一定数量的切削次数或切削长度，然后评估刀具的使用寿命。

4.3 切削力监测切削力的监测可以帮助评估刀具的耐久度。