2.6-刀寿命使用具磨损和刀具.ppt

2.6-刀寿命使用具磨损和刀具.ppt机械制造技术基础
—金属切削原理
刀具磨损和刀具使用寿命
刀具的磨损形式
(二)后刀面磨损
切铸铁或v 和hD较小切塑性
材料时,主要发生这种磨损。
(一)前刀面磨损
切塑性材料,v 和hD较大时,
在前刀面上形成月牙洼磨损,
以最大深度KT 表示
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)
刀具磨损和刀具使用寿命
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。
刀具磨损和刀具使用寿命
刀具磨损和刀具使用寿命
刀具磨损的原因
(一)磨料磨损
工件和切屑中的硬质点(如炭化物)以及不断脱落的积屑瘤碎片划擦刀面产生磨损。
特点:
(1)与温度基本无关,与硬质颗粒大小、数量及分布有关;
(2) 高速钢硬度低,常发生磨料磨损。
低速切削时,磨料磨损是刀具磨损的主要原因。
刀具磨损和刀具使用寿命
(二)黏结磨损
黏结是指刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生的结合现象。两摩擦表面的粘结点因相对运动,晶粒或晶粒群受剪或受拉被对方带走,是造成黏结磨损的原因。
由于刀具材料有组织不均匀、存在内应力、微裂纹及空隙、局部软点等缺陷,所以刀具表面常发生破裂而被切屑或工件带走,形成黏结磨损,在前刀面上形成不规则的凹坑。
高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和金刚石刀具都会因黏结而发生磨损。
刀具磨损和刀具使用寿命
粘结磨损程度主要取决于刀具材料和工件材料在不同温度下的相互亲和能力。(粘结强度系数K0)
硬质合金晶粒越小,磨损越慢;
刀具与工件的硬度比,刀具表面形状和组织,切削条件和工艺系统刚度等都影响粘结磨损的速度。
切削钢料应用YT类硬质合金。(但不锈钢和高温合金不宜用YT类硬质合金)
刀具磨损和刀具使用寿命
减小粘结磨损的途径:
1、硬质合金的晶粒加以细化,硬质合金表面涂覆TiC、TiN、Al2O3等;
2、高速钢刀具表面要进行表面处理使表面形成一层抗粘结的减磨层或高硬度的抗磨层,如氧氮化处理;
3、适当提高切削速度使运动平稳减小振动,避开积屑瘤的不稳定区域;
4、使用润滑性能良好的切削液等。
刀具磨损和刀具使用寿命
(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原因。
刀具磨损和刀具使用寿命
高温下,刀具材料中的W、 Co、Ti 、 C等易扩散到工件和切屑中去;而切屑中的Fe、Si、Mn、Cr等也会扩散到刀具中来, 从而改变刀具材料中的化学成分, 使其硬度下降, 加速刀具磨损。
与铁相互扩散强度的由大到小的顺序为:
金刚石-碳化硅-立方氮化硼-氧化铝
与钛合金相互扩散的由大到小的顺序为:
氧化铝-立方氮化硼-碳化硅-金刚石