山东大学：《机械制造》课程教学资源（讲义）第十六讲 刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控

刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控 刀具磨损的形态 及其原因 前刀面磨损 边界唐损 切削金属时,刀具一方面切下切屑,另一方面刀 后刀面磨损 具本身也要发生损坏。刀具损坏的形式主要有磨边界磨损 损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损;后者包 括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等) 和塑性破损两种。刀具磨损后,使工件加工精度 降低,表面粗糙度增大,并导致切削力加大、切 刀具的磨损形态 削温度升高,甚至产生振动,不能继续正常切削。 急剧磨损 因此,刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。 刀具磨损的形式有以下几种 1.前刀面磨损 2.后刀面磨损 3.边界磨损 时间 从对温度的依赖程度来看,刀具正常磨损的原因 典型的磨损曲线 主要是机械磨损和热、化学磨损。机械磨损是由 工件材料中硬质点的刻划作用引起的,热、化学磨损则是由粘结(刀具与工件材料接触到原子间距 离时产生的结合现象)、扩散(刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方、腐蚀等)引起的。 二刀具磨损过程、磨钝标准及刀具 寿命 随着切削时间的延长,刀具磨损增加。根据切削实验,可得图示的刀具正常磨损过程的典型磨损 曲线。该图分别以切削时间和后刀面磨损量vB(或前刀面月牙洼磨损深度K为横坐标与纵坐标。 从图可知,刀具磨损过程可分为三个阶段

刀具的磨损与破损、刀具寿命及刀具状态监控 一 刀具磨损的形态 及其原因 切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面刀 具本身也要发生损坏。刀具损坏的形式主要有磨 损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损；后者包 括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等) 和塑性破损两种。刀具磨损后，使工件加工精度 降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切 削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。 因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。 刀具磨损的形式有以下几种： 1.前刀面磨损 2.后刀面磨损 3.边界磨损 从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因 主要是机械磨损和热、化学磨损。机械磨损是由 工件材料中硬质点的刻划作用引起的，热、化学磨损则是由粘结(刀具与工件材料接触到原子间距 离时产生的结合现象)、扩散(刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方、腐蚀等)引起的。 二 刀具磨损过程、磨钝标准及刀具 寿命 随着切削时间的延长，刀具磨损增加。根据切削实验，可得图示的刀具正常磨损过程的典型磨损 曲线。该图分别以切削时间和后刀面磨损量 VB(或前刀面月牙洼磨损深度 KT)为横坐标与纵坐标。 从图可知，刀具磨损过程可分为三个阶段： 刀具的磨损形态 典型的磨损曲线

1.初期磨损阶段 2.正常磨损阶段 急剧磨损阶 刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准 一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间,称为刀具 寿命。 三刀具的破损 刀具破损和刀具磨损一样,也是刀具失效的一种形式。刀具在一定的切削条件下使用时,如果它 经受不住强大的应力(切削力或热应力),就可能发生突然损坏,使刀具提前失去切削能力,这种 情况就称为刀具破损。破损是相对于磨损而言的。从某种意义上讲,破损可认为是一种非正常的 磨损。刀具的破损有早期和后期(加工到一定的时间后的破损)两种。刀具破损的形式分脆性破损 和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀具在切削时,在机械和热冲击作用下,经常发生脆性破损。 脆性破损又分为: 3.剥落 4.裂纹破损。 四刀具的状态监控 如前所述,刀具损坏的形式主要是磨损和破损。在现代化的生产系统(如FMS、CIMS等)中,当刀 具发生非正常的磨损或破损时,如不能及时发现并采取措施,将导致工件报废,甚至机床损坏, 造成很大的损失。因此,对刀具状态进行监控非常重要 刀具破损监测可分为直接监测和间接监测两种。所谓直接监测,即直接观察刀具状态,确认刀具 是否破损。其中最典型的方法是 ITV(Industrial Television,工业电视)摄像法。间接监测法即利 用与刀具破损相关的其它物理量或物理现象,间接判断刀具是否已经破损或是否有即将破损的先 兆。这样的方法有测力法、测温法、测振法、测主电机电流法和测声发射法等

1.初期磨损阶段 2.正常磨损阶段 3.急剧磨损阶段 刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。 一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具 寿命。 三 刀具的破损 刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。刀具在一定的切削条件下使用时，如果它 经受不住强大的应力(切削力或热应力)，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种 情况就称为刀具破损。破损是相对于磨损而言的。从某种意义上讲，破损可认为是一种非正常的 磨损。刀具的破损有早期和后期(加工到一定的时间后的破损)两种。刀具破损的形式分脆性破损 和塑性破损两种。硬质合金和陶瓷刀具在切削时，在机械和热冲击作用下，经常发生脆性破损。 脆性破损又分为： 1.崩刀 2.碎断 3.剥落 4.裂纹破损。 四 刀具的状态监控 如前所述，刀具损坏的形式主要是磨损和破损。在现代化的生产系统(如 FMS、CIMS 等)中，当刀 具发生非正常的磨损或破损时，如不能及时发现并采取措施，将导致工件报废，甚至机床损坏， 造成很大的损失。因此，对刀具状态进行监控非常重要。 刀具破损监测可分为直接监测和间接监测两种。所谓直接监测，即直接观察刀具状态，确认刀具 是否破损。其中最典型的方法是 ITV(Industrial Television， 工业电视)摄像法。间接监测法即利 用与刀具破损相关的其它物理量或物理现象，间接判断刀具是否已经破损或是否有即将破损的先 兆。这样的方法有测力法、测温法、测振法、测主电机电流法和测声发射法等