刀具磨损培训

教学过程

一、复习提问

1．切削热是怎样产生和传散的？

2．影响切削温度的因素有哪些？

二、导入新课        

通过动画展示，提出金属切削中常出现刀具磨损对生产加工的影响，导入本节课的目标和任务

三、提出目标和任务

1．掌握刀具磨损原因。

2．掌握刀具磨损形式和磨损过程。

四、实施目标和任务

（一） 知识精讲

1．刀具的磨损形式

（1）后刀面磨损（图1a）

① 后刀面磨损的部位及评定值

后刀面磨损主要发生在与切削刃毗邻的后刀面上，后刀面磨损以后角被磨损至零度的棱面高度的平均值VB表示。

② 后刀面磨损出现的场合  

在切削脆性金属以及在切削速度较低、切削厚度较小的情况下切削塑性金属时，主要发生后刀面磨损。

图1   刀具的磨损形式

（2）前刀面磨损（图1b）

① 前刀面磨损的部位及评定值

在高温、高压下，切屑在流出过程中与前刀面摩擦造成前刀面磨损，其形似月牙洼，故也叫做月牙洼磨损。磨损量以KT表示。

② 前刀面磨损出现的场合  

在切削速度较高、切削厚度较大的情况下切削塑性金属材料时，主要发生前刀面磨损。

（3）前、后刀面同时磨损（图1c）

兼有前、后刀面磨损，切削塑性金属时经常会发生这种磨损。

2．刀具的磨损原因

（1）磨粒磨损（图2）

工件材料中存在氧化物、碳化物和氮化物等硬质点，铸、锻件表面上存在着硬夹杂物，切屑、加工表面上黏附着积屑瘤碎屑(粒)，这些硬质点在切削时如同“磨粒”，对刀具表面摩擦和刻划，致使刀面磨损。其实质是硬粒与刀具材料的硬度差所造成的机械擦伤，也称机械擦伤磨损。

图2   磨粒磨损照片

（2）相变磨损

由于切削温度的升高，刀具材料的金相组织转变，致使硬度和耐磨性下降所造成的刀具磨损。

    相变磨损是造成高速钢刀具急剧磨损的主要原因。

合金工具钢相变温度为300～350℃，高速钢的相变温度为500～600℃。

（3）黏结磨损

在较大的压力下和适当的切削温度的作用下，会产生材料分子之间的吸附作用，使刀具表面局部强度较低的微粒被切屑或工件黏结带走所造成的刀具磨损，也称为冷焊磨损。

（4）扩散磨损（图3）

在高温切削时，刀具与工件之间的合金元素相互扩散置换，改变了材料原来的成分与结构，使刀具材料的物理、力学性能降低，从而加剧了刀具的磨损。

图3  扩散磨损原理图

在切削加工中，由不同的工件材料、刀具材料和切削条件，引起的磨损原因和磨损程度是不同的。从刀具磨损的原因分析可知，影响刀具磨损的主要因素是切削温度和机械摩擦。其中切削温度对刀具磨损具有决定性的影响。因此，控制切削温度是减少刀具磨损的重要途径。

3．刀具磨损过程

图4为典型的刀具磨损过程曲线，其磨损过程分为三个阶段：

（1）初期磨损阶段

新刃磨的刀具表面粗糙度较大，以及微观裂纹、氧化或脱碳层等缺陷，故这一阶段的时间较短，磨损较快，通常磨损量为0.05～0.10mm，磨损量的大小与刃磨质量有关。 

（2）正常磨损阶段

经过初期磨损后，刀具的粗糙表面逐渐磨平而进入正常磨损阶段。此阶段的磨损比较缓慢均匀，磨损量随着切削时间的增长而近似成比例增加。是刀具的有效工作阶段。

磨损量VB/mm

切削时间tm/min

图4  刀具磨损过程曲线

（3）急剧磨损阶段

当磨损量达到一定限度后，切削力急剧增大、切削温度迅速升高，磨损量大幅度增大，致使刀具切削性能急剧下降，以致失去切削能力，使刀具烧坏或受压碎裂。切削时应避免进入这一阶段。

（二） 知识归纳

1．刀具磨损形式               

2．刀具磨损原因

3．刀具磨损过程

（三） 知识应用

1．切削铸铁时，刀具主要发生的磨损形式是什么？

2．简述高速钢刀具磨损的主要原因？

五、布置作业

教材P.43  复习思考题 12、13、14