2012-01-10

刀具磨耗与寿命

刀具,数控铣刀,磨耗与寿命

刀具磨耗在切削时热和摩擦所产生的物理作用和化学作用的综合结果。刀具由开始 切削达到刀具寿命依据以前所经过的切削时间称为刀具寿命，刀具寿命依据一般采用刀具磨损量的某个预定值，也可以把某一现象的出现作为判断依据，如振动激化丶加工表面粗糙度恶化，断屑不良和崩刃等。达到刀具寿命後，应将刀具重磨丶转位或废弃。切削过程中刀具的刀头部位因不断地受到很大的作用力丶高温和激烈的摩擦作用而磨损，等磨损到某一程度时刀具即无法再胜任原有的切削功能，称此段堪用的时间称为刀具总寿命。

生产中 常根据加工条件，按最低生产成本或最高生产率原则，来确定刀具寿命和拟定工时定额。影响刀具寿命因素很多且复杂，

其中可判断影响主要因素:

  1. 刀具材料与工件材料之配合情形
  2. 切削速度
  3. 切削厚度
  4. 切削宽度

切削速度增加，可使工件加工时间缩短，且加工面精度较佳，但刀具的磨耗速率却会增加，亦即刀具寿命会缩短。刀具寿命和切削速度之间相互制约的经验公式为

VTn = C
  • T:刀具实际使用的切削时间(min)
  • V:为切削速度(m/min)
  • N: 常数 (刀具材料丶工件材料与切削条件有关)
  • C:常数 (指刀具寿命为一分钟时的切削速度)

刀具的磨损包括磨耗和破损

1. 刀具破损通常是突然发生，产生的原因有：

  1. 刀具几何形状不当
  2. 切削负荷过大
  3. 颤动或振动的冲击作用
  4. 切削温度超过其高温硬度的极限
  5. 刀具本身即存在微裂缝的瑕疵等

2.造成刀具磨耗的主要原因有：

  1. 熔着
  2. 刮除
  3. 扩散

常见刀具磨损

  1. 凹陷磨耗(Cater wear)
  2. 热变形(Thermal deformation)
  3. 热龟裂(Thermal cracking)
  4. 刀鼻磨耗(Nose wear)
  5. 深切凹口(Depth of cut notching)

刀具磨损过程

  1. 初期磨损：
    此阶段磨损因刀具让面微观粗糙不瓶，於切削作用下微观突起先被磨平，随之让面被磨出一磨损带，此後压力减少，磨损速度趋於稳定。
  2. 正常磨损：
    刀具让面磨损宽度随切削时间增长而均匀增加，磨损状况较稳定，此阶段为刀具加工之有效期，刀具应在此范围内使用。
  3. 剧烈磨损：
    此阶段刀具变钝，切削力增大，切削温度上升，刀具很快失去切削能力，刀具磨损达此阶段时，刀具材料损耗过大，刀具使用时应尽量避免到此阶段。

参考文献:

。德霖学报「第二十一期」刀具磨耗考量下之数控削参数最佳化研究 蓝天雄 着
。机械工业杂志 291期 刀具破损之探讨 马宁元及李新中 着
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