刀具（jù）的磨損與刀具壽命

一、刀（dāo）具磨（mó）損

切削金屬時，刀具一方麵切下切屑（xiè），另（lìng）一方麵刀具本身也要發生損壞。刀具損壞（huài）的形式主要有磨損和破損兩類。前者是（shì）連續的逐（zhú）漸磨損， 屬正常磨（mó）損；後者包括脆性破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂（liè）紋破損等）和塑（sù）性破損兩種，屬非正常磨損。

刀（dāo）具磨損後，使工件加工精度降低（dī），表麵粗糙（cāo）度增大，並導致切削力加大、切削溫度升高，甚至產生振動，不能繼續正常切削。因此，刀具磨損直接影響（xiǎng）加工效率、質量和成本。

刀具正常磨（mó）損的形式有以下幾種：

1. 前刀麵磨損 2. 後刀麵磨損 3. 邊界（jiè）磨損( 前、後刀（dāo）麵同時磨損)

從（cóng）對溫度的依賴程度（dù）來看，刀具正常磨損的原因主要是機械磨損和熱、化學磨損。機械磨損是由工件材料中硬質點的刻劃作用引起的，熱、化（huà）學（xué）磨損則是由粘結（刀具（jù）與工件材料接觸到原子間距離時（shí）產生的結合（hé）現象） 、擴散（刀具與工件兩摩擦麵的化學元素互相向對方擴散、腐蝕（shí）) 等（děng）引起的。

(1) 磨粒磨損

在切削過程中，刀具（jù）上經常被一些硬質點（diǎn）刻出深淺不一（yī）的溝痕。磨粒磨損對（duì）高速鋼作用較（jiào）明顯。

(2) 粘結磨損

刀具與（yǔ）工件材料接觸到原子間距離時產生的（de）結合現象， 稱粘結（jié）。粘結磨損就是由於（yú）接觸麵滑動在粘結處產生剪切（qiē）破壞造成。低、中速切削時（shí），粘結磨損是硬質合金刀具的主要磨損（sǔn）原因。

(3) 擴散磨損

切削（xuē）時在（zài）高溫作用下，接觸麵間分子活動能（néng）量大，造成（chéng）了合金元素相互擴散（sàn）置換，使（shǐ）刀具材料機械性能降低，若再經（jīng）摩擦作用，刀具容易被（bèi）磨損。擴散磨損是一種化學（xué）性質的磨損。

(4) 相變磨損

當刀（dāo）具上最（zuì）高（gāo）溫度（dù）超過材料相便溫（wēn）度時，刀具表麵（miàn）金相組織發生變化。如馬氏（shì）體（tǐ）組織轉變（biàn）為奧氏體，使硬度下降，磨損加劇。因此，工（gōng）具（jù）鋼刀（dāo）具在高溫時（shí）均用此類磨損。

(5) 氧化（huà）磨損

氧化磨損（sǔn）是一種化學（xué）性（xìng）質的磨損。

刀具磨損是由機械（xiè）摩擦和（hé）熱效應兩方麵因素作用造成的。

1 ）在低、中速範圍內磨粒磨損和粘結磨損是刀具磨損的主要原因（yīn）。通常拉削、鉸孔和攻絲加（jiā）工時的刀具磨損主要屬於這類磨損（sǔn）。

2）在中等以上切削速度加工時，熱效（xiào）應使高（gāo）速鋼刀具產生相變磨損、使硬質合金刀具產生粘結、擴散和氧化磨損。

二、刀具磨損過程、磨鈍標準及刀具壽命

1、刀具磨損過程

隨（suí）著切削時間的延長， 刀具磨損增加。

1. 初期磨損（sǔn）階段 2. 正常磨損階段 3. 急劇磨損階段

2、刀具磨鈍標準

刀具磨損到一定限度就不能繼續使用。這個（gè）磨損限度稱為磨鈍標準（zhǔn）。規定後刀麵上均勻磨損區的高度VB值作為刀具的磨鈍標（biāo）準。

3、刀具的耐用度（刀具壽命）

一把新刀（或重新刃磨過的刀具） 從（cóng）開始切削至磨損量達（dá）到磨鈍標準（zhǔn）為（wéi）止所經曆的實際切削時間，稱為刀具的耐（nài）用度，用T 分鍾表示（shì）。又稱為刀具壽（shòu）命。

三、刀具（jù）的破損

刀具破損和刀具磨損一樣， 也是刀具失效的一種形式。刀具在一定的切削條件下使用時， 如果它（tā）經受不住強大的應力（切削力或熱應力） ，就可能發生突然損壞，使刀（dāo）具提前失去切削能力，這種情況就稱為刀具破損。破損是相對於磨損而言的。從某種意義上講，破損可認為是（shì）一種非正常的磨損。刀具的破損（sǔn）有早期和後期（加工（gōng）到一定的時間後的破損）兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑（sù）性破損兩種。硬質合金和陶瓷刀具在（zài）切削時， 在機械和熱衝（chōng）擊作用下（xià），

經（jīng）常發生脆性破損。

脆性破損（sǔn）又分為：

1. 崩刀 2. 碎斷3. 剝落 4. 裂紋破（pò）損。

四、刀具壽命( 刀具耐用度) 的選擇原則

切削用量與刀具壽（shòu）命有密切關係。在製定切削用（yòng）量時， 應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的（de）刀具壽命則應根（gēn）據優化的目標而定。一般（bān）分最高生產率刀具壽（shòu）命（mìng）和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件（jiàn）工（gōng）時（shí）最少的目標確定，後者根據工序成本最低的目標確定。

比較最高生產（chǎn）率（lǜ）耐用（yòng）度Tp 與最低生產成本（běn）耐用（yòng）度Tc 可知（zhī）： Tc＞Tp。生產中常根據最低成本來確定耐用度，但有時需完成緊急任務或提高生產率且對（duì）成本影響不大的情況下，也選（xuǎn）用最高生產率耐用度。刀具耐用度的具體數值，可參考有關資料或（huò）手（shǒu）冊選用。

選（xuǎn）擇刀具壽命時可考慮如（rú）下幾點：

（1）根（gēn）據（jù）刀具複雜程度、製造和磨刀成本來選擇。複雜（zá）和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些（xiē）。

（2）對於機夾可轉位刀具， 由於換刀時間短， 為了充分發揮其切削性能，提高生（shēng）產效率，刀具壽（shòu）命可選得低些，一般取15—30min。

（4）車（chē）間內某一工（gōng）序的生產率限製了整個車間的生產率（lǜ）的提高時， 該工序的刀具壽命要選得低些；當某工序單位時間（jiān）內所分擔到的全廠開支 M 較大時，刀具壽命（mìng）也應選（xuǎn）得低些。

（5）大（dà）件精加工時，為保證（zhèng）至（zhì）少完成一（yī）次走刀， 避（bì）免（miǎn）切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表麵粗（cū）糙度來確定。

五、影響刀（dāo）具耐用度Ｔ因素

1、切削用量

切削用量對刀具（jù）耐用度Ｔ的（de）影響（xiǎng）規（guī）律如同對切削溫度的影響。切削速度vc、背吃刀量（切削深度） ap、進（jìn）給（gěi）量增大，使切削（xuē）溫（wēn）度提高，刀具耐用度Ｔ下降。Vc 影響最大、進給量f 其次，ap 影響最小。( 刀具耐用度Ｔ計（jì）算公式）根據刀具耐用度合（hé）理數值T 計算的切（qiē）削速度稱（chēng）為刀具耐用度允許的切削速度（dù），用VT表示。低成本允許的切削速度低於高生產率允許的切削速度。

2、工件材料（liào）

（1）硬度或強度（dù）提高，使切削溫度提高，刀具磨損加大（dà），刀（dāo）具耐用（yòng）度（dù）Ｔ下降。

（2）工件材料的延伸率越大或導熱係數越小（xiǎo），切削溫度越高， 刀（dāo）具耐用度Ｔ下降。

3、刀具幾何角度

（1）前角對刀具耐用（yòng）度的影響呈“駝峰形”。

（2）主偏角Κr 減小時，使切削寬度bD增大，散熱條件改善，故切（qiē）削溫度下（xià）降，刀具耐用度Ｔ提高。