§2.6刀具磨損與刀具壽命

§2.6刀具磨損與刀具壽命

1一、刀具磨損形態(tài)和磨損機制切削過程中，隨著切屑的不斷產(chǎn)生和切除，刀具本身也要逐漸磨損或發(fā)生破損(如崩刃、碎斷、剝落。裂紋等)。刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導致切削力和切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動使其不能繼續(xù)正常工作。因此刀具磨損直接影響加工效率、加工質(zhì)量和成本。

一、刀具磨損形態(tài)和磨損機制21.刀具磨損的形式

切削時，刀具的前、后刀面與切屑及已加工表面相接觸，產(chǎn)生劇烈摩擦。在接觸區(qū)內(nèi)有相當高的溫度和壓力。因此在前后刀面上都會發(fā)生磨損。但它們的磨損情況有各自不同的特點，而且相互影響：刀具磨損形式有以下幾種：

前刀面磨損后刀面磨損邊界磨損1.刀具磨損的形式3(1)前刀面磨損(月牙洼磨損)

切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，切屑在前刀向上經(jīng)常會磨出一個月牙洼。出現(xiàn)月牙洼的部位就是切削溫度最高的部位。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊，月牙洼隨著刀具磨損不斷變大，當月才洼擴展到使棱邊變得很窄時，切削刃強度降低，極易導致崩刃。月牙洼磨損量以其深度KT表示。(1)前刀面磨損(月牙洼磨損)切削塑性材料時，如果切削速4(2)后刀面磨損由于后刀面和加工表面問的強烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位會逐漸地被磨成后角為零的小棱面，這種磨損形式稱作后刀面磨損。切削鑄鐵和以較小的切削厚度、較低的切削速度切削塑性材料時，后刀面磨損是主要形態(tài)。后刀面上的磨損棱帶往往不均勻，刀尖附近(C區(qū))因強度較差，散熱條件不好，磨損較大；中間區(qū)域(B區(qū))磨損較均勻，其平均磨損寬度以VB表示。

(2)后刀面磨損由于后刀面和加工表面問的強烈摩擦，后刀面5(3)邊界磨損切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處和副切削刃靠近刀尖處，磨出較深的溝紋，這種磨損稱作邊界磨損。溝紋的位置在主切削刃與工件待加工表面、副切削刃與已加工表面接觸的部位(3)邊界磨損切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處和副62.刀具磨損的原因

由于工件材料、刀具材料種類很多，切削條件變化很大，因此刀具磨損的形式各不相同，其磨損的原因也很復雜。刀具在正常磨損的情況下，其主要原因包括：機械磨損熱磨損化學磨損

機械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點的刻劃作用引起，而熱磨損和化學磨損是由粘結(jié)、擴散、腐蝕等引起。2.刀具磨損的原因7

（1）硬質(zhì)點磨損這主要是由于工件材料中的雜質(zhì)、基體組織中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點，以及積屑瘤的碎片等所造成的機械磨損。它們在刀具表面上劃出一條條溝紋。

各種切削速度下刀具都會產(chǎn)生硬質(zhì)點磨損，但低速時它是刀具磨損的主要原因。因為這時切削溫度較低，其它各種形式的磨損還不顯著。一般可以認為，由硬質(zhì)點磨損產(chǎn)生的磨損量與切削路程或刀具與工件相對滑動距離成正比。（1）硬質(zhì)點磨損8（2）粘結(jié)磨損

由于刀具與工件之間接觸面上存在足夠大的壓力和溫度，塑性變形所形成的新鮮表面與刀具表面接觸到原子間距離，將產(chǎn)生結(jié)合現(xiàn)象或粘結(jié)、冷焊現(xiàn)象，兩摩擦表面的粘結(jié)點因相對運動，晶?；蚓ЯＨ菏芗艋蚴芾粚Ψ綆ё撸窃斐傻毒哒辰Y(jié)磨損的原因。

（2）粘結(jié)磨損9

（3）擴散磨損由于切削過程中產(chǎn)生的切削溫度高，而且刀具表面始終與被切出的切屑和工件的新鮮表面相接觸和摩擦，它們具有巨大的化學活動性，所以兩摩擦面的化學元素有可能相互擴散，因而使雙方的化學成分都發(fā)生變化，削弱刀具材料的切削性能，從而加速刀具的磨損。擴散速度隨切削溫度升高而加快。（3）擴散磨損10（4）化學磨損化學磨損是在一定溫度下，刀具材料與某些周圍介質(zhì)(如空氣中的氧、切削液中的極壓添加劑硫，氯等)起化學作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走，加速刀具磨損；或者因為刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成刀具磨損。

（4）化學磨損11二、刀具磨損過程及磨鈍標準1.刀具的磨損過程

對切削過程中刀具后刀面磨損量VB進行定時(或定切削行程)測量可得刀具磨損過程的典型磨損曲線。刀具磨損過程可分為三個階段：二、刀具磨損過程及磨鈍標準12(1)初期磨損階段新刃磨的刀具剛投入使用,后刀面與工件的實際接觸而積很小，單位面積上承受的正壓力較大，再加上剛?cè)心ズ蟮暮蟮睹嫖⒂^凸凹不平，刀具磨損速度很快,此階段稱為刀具的初期磨損階段。刀具刃磨以后如能用細粒度磨粒的油石對刃磨面進行研磨,可以顯著降低刀具的初期磨損量。(2)正常磨損階段經(jīng)過初期磨損后，刀具后刀面與工件的接觸面積增大，單位面積上承受的壓力逐漸減小，刀具后刀面的微觀粗糙表面已經(jīng)磨平，因此磨損速度變慢，此階段稱為刀具的正常磨損階段。它是刀具的有效工作階段。(3)急劇磨損階段當?shù)毒吣p量增加到一定限度時，切削力、切削溫度將急劇增高，刀具磨損速度加快．直至喪失切削能力，此階段稱為急劇磨損階段。在急劇磨損階段讓刀具繼續(xù)工作是一件得不償失的事倩，既保證不了加工質(zhì)量，又加速消耗刀具材料，如出現(xiàn)刀刃崩裂的情況，損失就更大。刀具在進入急劇磨損階段之前必須更換。(1)初期磨損階段新刃磨的刀具剛投入使用,后刀面與工件的132.刀具磨鈍標準刀具的磨鈍標準即指所規(guī)定的刀具磨損量的極限值，或不能繼續(xù)使用的限度。生產(chǎn)中，控制刀具磨損量的方法，主要是根據(jù)切削中發(fā)生的一些現(xiàn)象來判斷刀具是否已經(jīng)磨鈍。例如：粗加工時，觀察加工表面是否出現(xiàn)亮帶，切屑的顏色和形狀的變化，以及是否出現(xiàn)不正常的聲音和振動現(xiàn)象等。精加工時可觀察加工表面粗糙度變化，以及測量加工零件形狀和尺寸的精度等。如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象就要及時換刀。

2.刀具磨鈍標準14

一般刀具都要發(fā)生后刀面磨損，而且測量也比較方便。因此，國際標準ISO統(tǒng)一規(guī)定以1／2切削深度處后刀面上測定的磨損帶寬VB作為刀具磨鈍標準。自動化生產(chǎn)中使用的精加工刀具，從保證工件尺寸精度考慮，常以刀具的徑向尺寸磨損量NB作為衡量刀具的磨鈍標準。

一般刀具都要發(fā)生后刀面磨損，而且測量也比較方15制訂刀具的磨鈍標準時，既要考慮充分發(fā)揮刀具的切削能力，又要考慮保證工件的加工質(zhì)量。精加工時磨鈍標準取較小值，粗加工時取較大值；工藝系統(tǒng)剛性差時，磨鈍標準取較小值；切削難加工材料時，磨鈍標準也要取較小值。制訂刀具的磨鈍標準時，既要考慮充分發(fā)揮刀具的切削能力，又要考16三、刀具壽命

1.刀具壽命定義

從刀具刃磨后開始切削，到其磨損量達到刀具磨鈍標準所經(jīng)過的總切削時間。這實際上也是表示刀具切削性能的一個指標，或刀具耐磨損性能的表示，以下用符號T表示。一把新刀往往要經(jīng)過多次重磨，才會報廢，刀具壽命指的是兩次刃磨之間所經(jīng)歷的切削時間。如果用刀具壽命乘以刃磨次數(shù)，得到的就是刀具總壽命。

影響刀具磨損的因素很多，但當工件材料、刀具材料和刀具幾何形狀選定之后，其耐用度的大小就主要與切削用量有關(guān)。三、刀具壽命17二．刀具壽命的經(jīng)驗公式

實驗方法按ISO國際標準對車刀耐用度試驗的規(guī)定：當切削刃磨損均勻時，取VB=0.3mm；磨損不均勻時則取VBmax=0.6mm。固定其它的切削條件，在常用的切削范圍內(nèi)，取不同的切削速度vl、v2…，對應的耐用度Tl、T2…。在對數(shù)坐標紙上定出各點(vl，T1)、(v2，T2)、（v3，T3)、…?？傻茫涸谝欢ㄇ邢魉俣确秶鷥?nèi)，它們基本上是在一條直線上。這就是刀具磨損耐用度曲線。二．刀具壽命的經(jīng)驗公式18刀具磨損耐用度直線的方程為：

logv=-mlogT+logC0

故vTm=C0

式中v——切削速度(m／min)；

T——刀具耐用度(min)；

m——指數(shù)，表示v—T之間影響的程度：

C0——系數(shù)，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)。刀具磨損耐用度直線的方程為：19三．進給量和切削深度與刀具耐用度的關(guān)系

用作v一T曲線相同的方法，可以在固定其它切削條件，只變化進給量f和切削深度ap，分別得到與v一T類似的關(guān)系；即

綜合式速度、進給量、切削深度，可以得到切削用量與耐用度的一般關(guān)系式：

式中CT—耐用度系數(shù)，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)；

x、y、z—指數(shù)，分別表示各切削用量對刀具耐用度影響的程度。

三．進給量和切削深度與刀具耐用度的關(guān)系20

用YTl5硬質(zhì)合金車刀切削σb=0.637GPa的碳鋼時，(f>0．5mm/r)切削用量與刀具耐用度的關(guān)系為：

由上式看出，切削速度對刀具耐用度的影響最大，進給量f次之，切削深度ap影響最小，這與三者對切削溫度的影響順序完全一致；這也反映出切削溫度對刀具耐用度影響的重要性。用YTl5硬質(zhì)合金車刀切削σb=0.637GPa的碳鋼21切削用量與刀具壽命密切相關(guān)。刀具壽命T定得高，切削用量就要取得低，雖然換刀次數(shù)少，刀具消耗少了，但切削效率下降，經(jīng)濟效益未必好；刀具壽命T定得低，切削用量可以取得高，切削效率是提高了，但換刀次數(shù)多，刀具消耗變大，調(diào)整刀具位置費工費時，經(jīng)濟效益也未必好。在生產(chǎn)中，確定刀具壽命有兩種不同的原則，按單件時間最少的原則確定的刀具壽命叫最高生產(chǎn)率刀具壽命，按單件工藝成本最低的原則確定的刀具壽命叫最小成本刀具壽命。一般情況下，應采用最小成本刀具壽命，在生產(chǎn)任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)節(jié)拍不平衡時，可選用最高生產(chǎn)率刀具壽命。切削用量與刀具壽命密切相關(guān)。刀具壽命T定得高，切削用量就要取22制訂刀具壽命時，還應具體考慮以下幾點：1)刀具構(gòu)造復雜、制造和磨刀費用高時，刀具壽命應規(guī)定得高些。2)多刀車床上的車刀，組合機床上的鉆頭、絲錐和銑刀，自動機及白動線上的刀具。因為調(diào)整復雜，刀具壽命應規(guī)定得高些。3)某工序的生產(chǎn)成為生產(chǎn)線上的瓶頓時，刀具壽命應定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，以加快該工序生產(chǎn)節(jié)拍；某工序單位時間的生產(chǎn)成本較高時刀具壽命應規(guī)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，縮短加工時間。4)精加工大型工件時，刀具壽命加規(guī)定得高些。制訂刀具壽命時，還應具體考慮以下幾點：1)刀具構(gòu)造復雜、制造23四、合理刀具耐用度的確定1.最高生產(chǎn)率耐用度

—以單位時間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工每個零件所消耗的生產(chǎn)時間為最少來衡量的。令dtw/dT=0,即得最高生產(chǎn)率耐用度為：tw-單件工序的工時tm-工序的切削時間tct-換刀一次所消耗時間tot-其它輔助時間四、合理刀具耐用度的確定1.最高生產(chǎn)率耐用度令dtw/dT=242.最低成本耐用度—以每件產(chǎn)品（或工序）的加工費用最低為原則來制定的。令dC/dT=0，即得最低成本的耐用度為：一般情況下，多采用最低成本耐用度；只有當生產(chǎn)任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡得薄弱環(huán)節(jié)時，才選用最高生產(chǎn)率耐用度。M-該工序單位時間內(nèi)所分擔的全廠開支Ct-磨刀成本2.最低成本耐用度令dC/dT=0，即得最低成本的耐用度25刀具使用壽命選擇原則：

1）根據(jù)刀具的復雜程度、制造和磨刀成本的高低來選擇。銑刀、齒輪刀具、拉刀等結(jié)構(gòu)復雜，制造、刃磨成本高，換刀時間長，因而刀具使用壽命選得高些。

刀具使用壽命選擇原則：

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2）普通機床上使用的車刀、鉆頭等簡單刀具，因刃磨簡單及成本低，刀具使用壽命可取得低些。齒輪刀具大致為T=200min～300min硬質(zhì)合金端銑刀大致為T=120min～180min可轉(zhuǎn)位車刀大致為T=15min～30min。

2）普通機床上使用的車刀、鉆頭等簡單刀具，因刃磨簡單及27

3）多刀機床上的車刀、組合機床上的鉆頭、絲錐、銑刀以及數(shù)控機床上的刀具，刀具使用壽命應選得高些。

4）精加工大型工件時，為避免切削同一表面時中途換刀，刀具使用壽命應規(guī)定至少能完成一次走刀。

28五、刀具的破損在切削加工中，刀具有時沒有經(jīng)過正常磨損階段，在很短時間內(nèi)突然損壞，這稱為刀具破損。破損也是刀具損壞的主要形式之一。破損是相對于磨損而言的。從某種意義上講，破損可認為是一種非正常的磨損，因為破損和磨損都是在切削力和切削熱的作用下發(fā)生的。磨損是逐漸發(fā)展的過程，而破損是突發(fā)的。破損的突然性很容易在生產(chǎn)過程中造成較大的危害和經(jīng)濟損失。五、刀具的破損在切削加工中，刀具有時沒有經(jīng)過正常磨損階段，在29刀具的破損形式分為脆性破損和塑性破損。1.脆性破損硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具切削時，在機械應力和熱應力沖擊作用下經(jīng)常發(fā)生以下幾種形態(tài)的破損：(1)崩刃

切削刃產(chǎn)生小的缺口。在繼續(xù)切削中，缺口會不斷擴大,導致更大的破損。用陶瓷刀具切削及用硬質(zhì)合金刀具作斷續(xù)切削時，常發(fā)生這種破損。(2)碎斷

切削刃發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂，不能繼續(xù)進行切削。用硬質(zhì)臺金刀具和陶瓷刀具作斷續(xù)切削時，常發(fā)生這種破損。(3)剝落在刀具的前、后刀面上出現(xiàn)剝落碎片，經(jīng)常與切削刃一起剝落，有時也在離切削刃一小段距離處剝落。陶瓷刀具端銑時常發(fā)生這種破損。(4)裂紋破損

長時間進行斷續(xù)切削后，因疲勞而引起裂紋的一種破損。熱沖擊和機械沖擊均會引發(fā)裂紋，裂紋不斷擴展合并就會引起切削刃的碎裂或斷裂。刀具的破損形式分為脆性破損和塑性破損。302.塑性破損在刀具前刀面與切屑、后刀面與工件接觸面上，由于過高的溫度和壓力的作用，刀具表層材料將因發(fā)生塑性流動而喪失切削能力，這就是刀具的塑性破損。抗塑性破損能力取決于刀具材料的硬度和耐熱性。硬質(zhì)合金和陶瓷的耐熱性好，一般不易發(fā)生這種破損。相比之下，高速鋼耐熱性較差，較易發(fā)生塑性破損。2.塑性破損31可采取以下相應措施防止刀具破損：(1)合理選擇刀具材料用作斷續(xù)切削的刀具，刀具材料應具有一定的韌性。(2)合理選擇刀具幾何參數(shù)通過選擇合適的幾何參數(shù)，使切削刃和刀尖有較好的強度。在切削刃上磨出負倒棱是防止崩刃的有效措施。(3)保證刀具的刃磨質(zhì)量切削刃應平直光滑，不得有缺口，刃口與刀尖部位不允許燒傷。(4)合理選擇切削用量防止出現(xiàn)切削力過大和切削溫度過高的情況。(5)工藝系統(tǒng)應有較好的剛性防止因為振動而損壞刀具?？刹扇∫韵孪鄳胧┓乐沟毒咂茡p：32§2.6刀具磨損與刀具壽命

§2.6刀具磨損與刀具壽命

33一、刀具磨損形態(tài)和磨損機制切削過程中，隨著切屑的不斷產(chǎn)生和切除，刀具本身也要逐漸磨損或發(fā)生破損(如崩刃、碎斷、剝落。裂紋等)。刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導致切削力和切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動使其不能繼續(xù)正常工作。因此刀具磨損直接影響加工效率、加工質(zhì)量和成本。

一、刀具磨損形態(tài)和磨損機制341.刀具磨損的形式

切削時，刀具的前、后刀面與切屑及已加工表面相接觸，產(chǎn)生劇烈摩擦。在接觸區(qū)內(nèi)有相當高的溫度和壓力。因此在前后刀面上都會發(fā)生磨損。但它們的磨損情況有各自不同的特點，而且相互影響：刀具磨損形式有以下幾種：

前刀面磨損后刀面磨損邊界磨損1.刀具磨損的形式35(1)前刀面磨損(月牙洼磨損)

切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，切屑在前刀向上經(jīng)常會磨出一個月牙洼。出現(xiàn)月牙洼的部位就是切削溫度最高的部位。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊，月牙洼隨著刀具磨損不斷變大，當月才洼擴展到使棱邊變得很窄時，切削刃強度降低，極易導致崩刃。月牙洼磨損量以其深度KT表示。(1)前刀面磨損(月牙洼磨損)切削塑性材料時，如果切削速36(2)后刀面磨損由于后刀面和加工表面問的強烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位會逐漸地被磨成后角為零的小棱面，這種磨損形式稱作后刀面磨損。切削鑄鐵和以較小的切削厚度、較低的切削速度切削塑性材料時，后刀面磨損是主要形態(tài)。后刀面上的磨損棱帶往往不均勻，刀尖附近(C區(qū))因強度較差，散熱條件不好，磨損較大；中間區(qū)域(B區(qū))磨損較均勻，其平均磨損寬度以VB表示。

(2)后刀面磨損由于后刀面和加工表面問的強烈摩擦，后刀面37(3)邊界磨損切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處和副切削刃靠近刀尖處，磨出較深的溝紋，這種磨損稱作邊界磨損。溝紋的位置在主切削刃與工件待加工表面、副切削刃與已加工表面接觸的部位(3)邊界磨損切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處和副382.刀具磨損的原因

由于工件材料、刀具材料種類很多，切削條件變化很大，因此刀具磨損的形式各不相同，其磨損的原因也很復雜。刀具在正常磨損的情況下，其主要原因包括：機械磨損熱磨損化學磨損

機械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點的刻劃作用引起，而熱磨損和化學磨損是由粘結(jié)、擴散、腐蝕等引起。2.刀具磨損的原因39

（1）硬質(zhì)點磨損這主要是由于工件材料中的雜質(zhì)、基體組織中所含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點，以及積屑瘤的碎片等所造成的機械磨損。它們在刀具表面上劃出一條條溝紋。

各種切削速度下刀具都會產(chǎn)生硬質(zhì)點磨損，但低速時它是刀具磨損的主要原因。因為這時切削溫度較低，其它各種形式的磨損還不顯著。一般可以認為，由硬質(zhì)點磨損產(chǎn)生的磨損量與切削路程或刀具與工件相對滑動距離成正比。（1）硬質(zhì)點磨損40（2）粘結(jié)磨損

由于刀具與工件之間接觸面上存在足夠大的壓力和溫度，塑性變形所形成的新鮮表面與刀具表面接觸到原子間距離，將產(chǎn)生結(jié)合現(xiàn)象或粘結(jié)、冷焊現(xiàn)象，兩摩擦表面的粘結(jié)點因相對運動，晶粒或晶粒群受剪或受拉而被對方帶走，是造成刀具粘結(jié)磨損的原因。

（2）粘結(jié)磨損41

（3）擴散磨損由于切削過程中產(chǎn)生的切削溫度高，而且刀具表面始終與被切出的切屑和工件的新鮮表面相接觸和摩擦，它們具有巨大的化學活動性，所以兩摩擦面的化學元素有可能相互擴散，因而使雙方的化學成分都發(fā)生變化，削弱刀具材料的切削性能，從而加速刀具的磨損。擴散速度隨切削溫度升高而加快。（3）擴散磨損42（4）化學磨損化學磨損是在一定溫度下，刀具材料與某些周圍介質(zhì)(如空氣中的氧、切削液中的極壓添加劑硫，氯等)起化學作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走，加速刀具磨損；或者因為刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成刀具磨損。

（4）化學磨損43二、刀具磨損過程及磨鈍標準1.刀具的磨損過程

對切削過程中刀具后刀面磨損量VB進行定時(或定切削行程)測量可得刀具磨損過程的典型磨損曲線。刀具磨損過程可分為三個階段：二、刀具磨損過程及磨鈍標準44(1)初期磨損階段新刃磨的刀具剛投入使用,后刀面與工件的實際接觸而積很小，單位面積上承受的正壓力較大，再加上剛?cè)心ズ蟮暮蟮睹嫖⒂^凸凹不平，刀具磨損速度很快,此階段稱為刀具的初期磨損階段。刀具刃磨以后如能用細粒度磨粒的油石對刃磨面進行研磨,可以顯著降低刀具的初期磨損量。(2)正常磨損階段經(jīng)過初期磨損后，刀具后刀面與工件的接觸面積增大，單位面積上承受的壓力逐漸減小，刀具后刀面的微觀粗糙表面已經(jīng)磨平，因此磨損速度變慢，此階段稱為刀具的正常磨損階段。它是刀具的有效工作階段。(3)急劇磨損階段當?shù)毒吣p量增加到一定限度時，切削力、切削溫度將急劇增高，刀具磨損速度加快．直至喪失切削能力，此階段稱為急劇磨損階段。在急劇磨損階段讓刀具繼續(xù)工作是一件得不償失的事倩，既保證不了加工質(zhì)量，又加速消耗刀具材料，如出現(xiàn)刀刃崩裂的情況，損失就更大。刀具在進入急劇磨損階段之前必須更換。(1)初期磨損階段新刃磨的刀具剛投入使用,后刀面與工件的452.刀具磨鈍標準刀具的磨鈍標準即指所規(guī)定的刀具磨損量的極限值，或不能繼續(xù)使用的限度。生產(chǎn)中，控制刀具磨損量的方法，主要是根據(jù)切削中發(fā)生的一些現(xiàn)象來判斷刀具是否已經(jīng)磨鈍。例如：粗加工時，觀察加工表面是否出現(xiàn)亮帶，切屑的顏色和形狀的變化，以及是否出現(xiàn)不正常的聲音和振動現(xiàn)象等。精加工時可觀察加工表面粗糙度變化，以及測量加工零件形狀和尺寸的精度等。如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象就要及時換刀。

2.刀具磨鈍標準46

一般刀具都要發(fā)生后刀面磨損，而且測量也比較方便。因此，國際標準ISO統(tǒng)一規(guī)定以1／2切削深度處后刀面上測定的磨損帶寬VB作為刀具磨鈍標準。自動化生產(chǎn)中使用的精加工刀具，從保證工件尺寸精度考慮，常以刀具的徑向尺寸磨損量NB作為衡量刀具的磨鈍標準。

一般刀具都要發(fā)生后刀面磨損，而且測量也比較方47制訂刀具的磨鈍標準時，既要考慮充分發(fā)揮刀具的切削能力，又要考慮保證工件的加工質(zhì)量。精加工時磨鈍標準取較小值，粗加工時取較大值；工藝系統(tǒng)剛性差時，磨鈍標準取較小值；切削難加工材料時，磨鈍標準也要取較小值。制訂刀具的磨鈍標準時，既要考慮充分發(fā)揮刀具的切削能力，又要考48三、刀具壽命

1.刀具壽命定義

從刀具刃磨后開始切削，到其磨損量達到刀具磨鈍標準所經(jīng)過的總切削時間。這實際上也是表示刀具切削性能的一個指標，或刀具耐磨損性能的表示，以下用符號T表示。一把新刀往往要經(jīng)過多次重磨，才會報廢，刀具壽命指的是兩次刃磨之間所經(jīng)歷的切削時間。如果用刀具壽命乘以刃磨次數(shù)，得到的就是刀具總壽命。

影響刀具磨損的因素很多，但當工件材料、刀具材料和刀具幾何形狀選定之后，其耐用度的大小就主要與切削用量有關(guān)。三、刀具壽命49二．刀具壽命的經(jīng)驗公式

實驗方法按ISO國際標準對車刀耐用度試驗的規(guī)定：當切削刃磨損均勻時，取VB=0.3mm；磨損不均勻時則取VBmax=0.6mm。固定其它的切削條件，在常用的切削范圍內(nèi)，取不同的切削速度vl、v2…，對應的耐用度Tl、T2…。在對數(shù)坐標紙上定出各點(vl，T1)、(v2，T2)、（v3，T3)、…?？傻茫涸谝欢ㄇ邢魉俣确秶鷥?nèi)，它們基本上是在一條直線上。這就是刀具磨損耐用度曲線。二．刀具壽命的經(jīng)驗公式50刀具磨損耐用度直線的方程為：

logv=-mlogT+logC0

故vTm=C0

式中v——切削速度(m／min)；

T——刀具耐用度(min)；

m——指數(shù)，表示v—T之間影響的程度：

C0——系數(shù)，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)。刀具磨損耐用度直線的方程為：51三．進給量和切削深度與刀具耐用度的關(guān)系

用作v一T曲線相同的方法，可以在固定其它切削條件，只變化進給量f和切削深度ap，分別得到與v一T類似的關(guān)系；即

綜合式速度、進給量、切削深度，可以得到切削用量與耐用度的一般關(guān)系式：

式中CT—耐用度系數(shù)，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)；

x、y、z—指數(shù)，分別表示各切削用量對刀具耐用度影響的程度。

三．進給量和切削深度與刀具耐用度的關(guān)系52

用YTl5硬質(zhì)合金車刀切削σb=0.637GPa的碳鋼時，(f>0．5mm/r)切削用量與刀具耐用度的關(guān)系為：

由上式看出，切削速度對刀具耐用度的影響最大，進給量f次之，切削深度ap影響最小，這與三者對切削溫度的影響順序完全一致；這也反映出切削溫度對刀具耐用度影響的重要性。用YTl5硬質(zhì)合金車刀切削σb=0.637GPa的碳鋼53切削用量與刀具壽命密切相關(guān)。刀具壽命T定得高，切削用量就要取得低，雖然換刀次數(shù)少，刀具消耗少了，但切削效率下降，經(jīng)濟效益未必好；刀具壽命T定得低，切削用量可以取得高，切削效率是提高了，但換刀次數(shù)多，刀具消耗變大，調(diào)整刀具位置費工費時，經(jīng)濟效益也未必好。在生產(chǎn)中，確定刀具壽命有兩種不同的原則，按單件時間最少的原則確定的刀具壽命叫最高生產(chǎn)率刀具壽命，按單件工藝成本最低的原則確定的刀具壽命叫最小成本刀具壽命。一般情況下，應采用最小成本刀具壽命，在生產(chǎn)任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)節(jié)拍不平衡時，可選用最高生產(chǎn)率刀具壽命。切削用量與刀具壽命密切相關(guān)。刀具壽命T定得高，切削用量就要取54制訂刀具壽命時，還應具體考慮以下幾點：1)刀具構(gòu)造復雜、制造和磨刀費用高時，刀具壽命應規(guī)定得高些。2)多刀車床上的車刀，組合機床上的鉆頭、絲錐和銑刀，自動機及白動線上的刀具。因為調(diào)整復雜，刀具壽命應規(guī)定得高些。3)某工序的生產(chǎn)成為生產(chǎn)線上的瓶頓時，刀具壽命應定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，以加快該工序生產(chǎn)節(jié)拍；某工序單位時間的生產(chǎn)成本較高時刀具壽命應規(guī)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，縮短加工時間。4)精加工大型工件時，刀具壽命加規(guī)定得高些。制訂刀具壽命時，還應具體考慮以下幾點：1)刀具構(gòu)造復雜、制造55四、合理刀具耐用度的確定1.最高生產(chǎn)率耐用度

—以單位時間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工每個零件所消耗的生產(chǎn)時間為最少來衡量的。令dtw/dT=0,即得最高生產(chǎn)率耐用度為：tw-單件工序的工時tm-工序的切削時間tct-換刀一次所消耗時間tot-其它輔助時間四、合理刀具耐用度的確定1.最高生產(chǎn)率耐用度令dtw/dT=562.最低成本耐用度—以每件產(chǎn)品（或工序）的加工費用最低為原則來制定的。令dC/dT=0，即得最低成本的耐用度為：一般情況下，多采用最低成本耐用度；只有當生產(chǎn)任務緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡得薄弱環(huán)節(jié)時，才選用最高生產(chǎn)率耐用度。M-該工序單位時間內(nèi)所分擔的全廠開支Ct-磨刀成本2.最低成本耐用度令dC/dT=0，即得最低成本的耐用度57刀具使用壽命選擇原則：

1）根據(jù)刀具的復雜程度、制造和磨刀成本的高低來選擇。銑刀、齒輪刀具、拉刀等結(jié)構(gòu)復雜，制造、刃磨成本高，換刀時間長，因而刀具使用壽命選得高些。

刀具