第七讲 刀具的磨损和耐用度课件.ppt

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1、第七讲主讲：熊晓萍刀具的磨损和耐用度1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。2第一节切削力的计

2、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。3切削力的来源有二方面切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力。刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。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。42．切削合力及分力切削合力：切削力的总和。为便于测量和应用，可

3、以将合力Fr分解成三个互相垂直的分力：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。5Fy——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(0.15～0.7)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。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。6消耗在切削过程中的

4、功率称为切削功率Pm。切削功率为Fz和Fx所消耗功率之和，因Fy方向没有位移，故不消耗动力。于是:3．切削功率由于Fx小于Fz,Fx方向的运动速度又很小，因此Fx消耗的功率可略而不计。7根据切削功率选择机床电机时，还要考虑机床的传动效率。机床电机功率PE应满足：一般机床传动效率m取0.75～0.85。4．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用P表示8二、切削力计算的经验公式l．计算切削力的指数公式2．用单位切削力计算主切削力查表选用常用材料的单位切削力，可根据单位切削力公式计算。9三、影响切削力的因素l．工件材料的影响工件材

5、料的强度、硬度越高，材料的剪切强度s越大，虽然变形系数有所下降，但总切削力还是增大的。强度、硬度相近的材料，如其塑性较大，则与刀具间的摩擦系数也较大，故切削力增大。灰铸铁及其他脆性材料，切削时一般形成崩碎切屑，切屑与前面的接触长度短，摩擦小，故切削力较小。102．切削用量的影响背吃刀量ap或进给量f加大，均使切削力增大,但两者的影响程度不同。ap加大时，变形系数不变，切削力成正比例增大；而f加大时，有所下降，故切削力不成正比例增大。在车削力的经验公式中，加工各种材料，ap的指数xFZ≈1，而f的指数yFZ=0.75～0.9。因此，

6、切削加工中，如从切削力和切削功率角度考虑，加大进给量比加大背吃刀量有利。背吃刀量和进给量的影响11切削速度的影响在v=5m/min时已出现积屑瘤，随切削速度的提高，积屑瘤逐渐增大，刀具的实际前角加大，故切削力逐渐减小；约在v=17m/min处积屑瘤最大，切削力最小；当切削速度超过v=17m/min，一直到v=27m/min时，由于积屑瘤减小，使切削力逐步增大。切削速度a>27m/min时，积屑瘤消失，切削力一般随切削速度的增大而减小。这主要是因为随着v的增大，切削温度升高，下降，从而使减小。在v<27m/min时，切削力是受积屑瘤影响而

7、变化的。12切削脆性金属(灰铸铁、铅黄铜等)时，因金属的塑性变形很小，切屑与前刀面的摩擦也很小，所以切削速度对切削力没有显著的影响。13前角0加大，被切金属的变形减小，变形系数值减小，刀屑间摩擦力和正应力也相应下降，因此切削力减小。但前角增大对塑性大的材料(如铝合金、紫铜等)影响显著，即材料的塑性变形、加工硬化程度明显减小，切削力降低较多；而加工脆性材料(灰铸铁、脆黄铜等)，因切削时塑性变形很小，故前角变化对切削力影响不大。3．刀具几何参数的影响前角的影响14前刀面上的负倒棱，可以提高刃区的强度，但此时被切金属的变形加大，使切削力有所增加

8、。负倒棱是通过它的宽度b1对进给量f的比值(b1/f)来影响切削力的。b1/f增大，切削力增大。负倒棱的影响15当b1小于切屑与刀具前面的接触长度lf时，切屑除与倒棱接触