金属切削与机床第3章金属切削的基本规律.ppt

第3章金属切削的基本规律,3.1切削变形3.2切削力3.3切削温度3.4刀具磨损,3.1.1切屑的形成过程及切屑形态1．切屑的形成切削加工时工件上的切削层受刀具的偏挤压，切削层产生弹性变形而至塑性变形。由于受下部金属的阻碍，切削层只能沿OM线（约与外力作用线成45）产生剪切滑移，如图3-1所示。图中OM线称为剪切线或滑移线。,3.1切削变形,图3-1金属的挤压变形,图3-2a是在直角自由切削情况下的切屑形成过程。当切削层金属接近始滑移面OA时，将产生弹性变形。进入OA以后，内部切应力达到材料的屈服点，产生塑性变形，即金属晶格的一部分与另一部分相对滑移。图中质点P由点1向前移动的同时，将沿OA面滑移，其合成运动使点1流动到点2，2－2′就是该滑移量，同样也有3－3′、4－4′等滑移量。随着滑移量的不断增加，变形逐渐强化，切应力逐渐增大，在终滑移面OM上，切应力和切应变达到最大值τmax，则滑移变形基本结束。,图3-2b是切屑形成的示意图。将金属材料的被切层看作一叠卡片，例如1′、2′、3′、4′、5′等，当刀具切入时，卡片被推移到1、2、3、4、5等位置，卡片之间发生相对滑移，滑移方向就是最大切应力的剪切面。在实用条件下，剪切区一般很窄，在0.02～0.2mm之间。为方便计，常用一个平面OM代表，称为剪切面。,图3-2切屑形成过程a切屑形成过程；b切屑形成示意,2．切屑的类型由于工件材料不同，切削条件不同，因而金属切削过程中变形的程度也就不同，所形成的切屑形态也会各种各样。归纳起来切屑可分四种类型，如图3-3所示。,图3-3切屑的形态a带状切屑；b节状切屑；c粒状切屑；d崩碎切屑,1）带状切屑。这种切屑外形呈连续不断的带状，沿前刀面流出，底面光滑，而背面毛茸，在显微镜下可观察到剪切面的条纹，如图3－3a所示。带状切屑是被切材料经剪切滑移变形后，剪切面上的切应力未超过材料的强度极限所致。一般在切削塑性材料如低碳钢、铜、铝等时会形成这种切屑。2）节状切屑。这种切屑外表面呈锯齿形，内表面有较大裂纹，如图3－3b所示。节状切屑是由于切削层变形较大，剪切面上局部切应力达到了材料的强度极限所致。一般在材料塑性较低，切削厚度较大，切削速度较低及刀具前角较小的情况下会形成这种切屑。,3）粒状切屑。这种切屑基本是分离的梯形单元切屑，如图3－3c所示。粒状切屑是整个剪切面上的切应力超过材料的强度极限所致。用较低速度、较大走刀切削钢件时多形成这种切屑。4）崩碎切屑。这种切屑是在切削脆性材料时，由于其塑性小，抗拉强度低，未经塑性变形，突然崩裂而成粒状，如图3－3d所示。一般在切削铸铁、黄铜时多形成这种切屑。,3.1.2切削变形区的划分及变形程度的衡量1．切削变形区通常把切削区域划分为三个变形区。第Ⅰ变形区是切削刃前面的切削层内的区域，第Ⅱ变形区是切屑底层与前刀面接触的区域，第Ⅲ变形区是后刀面与已加工表面接触的区域，如图3-4所示。这三个变形区相互关联、相互影响、相互渗透。,图3-4切削时的三个变形区,1）第Ⅰ变形区第Ⅰ变形区是指在切削层内产生剪切滑移的塑性变形区。切削过程中的塑性变形主要发生在这里，是主要变形区。由于该变形区一般很窄，因此常用一个剪切面OM来代替，如图3-5所示。剪切滑移产生在切应力最大的平面OM上，与作用力F的夹角为π/4。通常把切削速度vc与剪切面OM间的夹角φ称为剪切角。剪切角按下式计算,（3-1）,2）第Ⅱ变形区当切屑沿前刀面流出时，切屑与前刀面接触的区域为第Ⅱ变形区。在第Ⅱ变形区内，沿前刀面流出的切屑，其底层受到强烈的挤压与摩擦，继续进行剪切滑移变形；切屑底层的晶粒趋向与前刀面平行而成纤维状，接近前刀面的切屑流动速度降低，形成滞流层。在高温和高压的作用下，变软的滞流层底层会嵌入凹凸不平的前刀面内，形成全面积接触，阻力明显增大，滞流层底层的流动速度趋于零，产生粘结现象，形成粘结区，如图3-6中的lf1。在粘结区以外由于切削温度降低，切屑底层金属塑性变形减小，切屑与前刀面接触面积减少，进入滑动区，如图3-6中的lf2。可见，第Ⅱ变形区是由粘结区和滑动区组成的。,图3-6前刀面上的摩擦,当切屑继续沿前刀面流动时，粘结区内的摩擦发生在滞流层内部，称为内摩擦。滑动区的摩擦为滑动摩擦，亦称为外摩擦。实验证明，粘结区产生的摩擦力远超过滑动区的摩擦力，即第Ⅱ变形区的摩擦特性应以粘结摩擦（内磨擦）为主。,3）第Ⅲ变形区已加工表面和刀具后刀面的接触区域为第Ⅲ变形区。图3-7为已加工表面变形示意图。由于刀具刃口存在刃口圆弧半径rn，使得切削层在刃口钝圆部分O处存在着复杂的应力状态。当切削层经剪切滑移后沿前刀面流出时，O点之下的薄金属ΔhD不能沿OM方向剪切滑移，被刃口向前推挤或被压向已加工表面，使得这部分金属首先受到压应力。此外，由于刃口磨损产生后角为零的小棱面（BE）及已加工表面的弹性恢复EF（Δh），使被挤压的ΔhD层再次受到后刀面的拉伸摩擦作用，进一步产生塑性变形。因此，已加工表面是经过多次复杂的变形而形成的，它存在着表面加工硬化和表面残余应力。,图3-7已加工表面变形,2．变形的程度金属切削过程中的许多物理现象，都与切削过程中的变形程度大小直接有关。衡量切削变形程度的方法有多种，常用变形系数ξ衡量变形程度的大小。如图3-8所示，切削层经过剪切滑移变形后成为切屑，其长度lc比切削层长度l缩短，厚度hch比切削层厚度hD增加，宽度bD基本相等。金属材料在变形前后体积不变，则有,hDbDlhchbDlc,（3-2）,变形系数,（3-3）,图3-8变形系数,3.1.3积屑瘤、鳞刺与表面加工硬化和残余应力1．积屑瘤在一定的条件下切削钢、黄铜、铝合金等塑性金属时，切屑底层中的一部分金属停滞并堆积在切削刃口附近而形成的一硬楔块称为切屑瘤，如图3-9所示。切屑底层与前刀面发生粘结和加工硬化是积屑瘤产生的必要条件。一般情况下压力与温度太低，粘结不易产生，不易形成积屑瘤；而温度太高，切屑底层材料软化，积屑瘤也不易产生。因此，切削温度才是积屑瘤产生的决定因素。,图3-9积屑瘤,控制积屑瘤的方法有如下几种1提高工件材料的硬度，减少塑性和加工硬化倾向。2控制切削速度，以控制切削温度。图3-10是积屑瘤高度与切削速度关系的示意图。由于切削速度是影响切削温度最大的因素，因此该图也反映了积屑瘤高度与切削温度的关系。低速时低温，高速时高温，都不会产生积屑瘤。在积屑瘤生长阶段，其高度随vc增高而增大；在积屑瘤消失阶段，其高度随vc增大而减小。因此，控制积屑瘤的有效办法是选择低速或高速切削。,图3-10积屑瘤高度与切削速度的关系,3增大刀具前角，减小切削厚度，采用润滑性能良好的切削液等，都可以起到减少以至消除积削瘤的作用。,2．鳞刺以较低速度切削塑性材料时（如拉削、插齿、螺纹切削等），在已加工表面出现的鳞片状毛刺称为鳞刺。鳞刺的产生使得已加工表面质量恶化，表面粗糙度值增大2～4级。鳞刺产生的原因是，切削时由于切屑与前刀面间的摩擦形成了粘结层并逐渐堆积，进一步加剧了切削层的塑性变形，致使切削刃前方的加工表面产生导裂。当切削力超过粘结力时，切屑流出并被切离，而导裂层残留在已加工表面形成鳞刺。减小或消除鳞刺最有效的措施是减小切屑与前刀面的摩擦。如增大刀具前角，减小前刀面粗糙度，适当增大刀具后角，降低材料的塑性，提高切削速度，使用粘度大的切削液等都可取得明显的效果。,3．加工硬化切削加工后已加工表面层硬度提高的现象称为加工硬化。在已加工表面的形成过程中，一方面表层金属经过多次复杂的塑性变形后硬度有所提高；另一方面切削温度使加工硬化减弱；而更高的切削温度又会引起相变。已加工表面的加工硬化就是在这种强化、弱化、相变综合作用下形成的结果。加工中变形程度愈大，硬化程度愈高，硬化层深度也愈深。工件表面的加工硬化给后续切削加工增加了困难，如切削力增大，刀具磨损加快，表面质量降低等。加工硬化在提高工件耐磨性的同时也增加了工件表面的脆性，从而降低了工件抗冲击的能力。,4．残余应力残余应力是指在外力消除的情况下，物体内仍存在应力。由于切削力、切削变形、切削热及相变的作用，已加工表面常会存在残余应力。残余应力会使已加工表面产生裂纹，降低零件的疲劳强度；残余应力分布不均匀会使工件产生变形，影响工件的形状和尺寸，特别是对精密零件的加工极为不利。,3.1.4影响切削变形的因素1．工件材料在切削条件相同的情况下，被切材料的强度高、硬度高，变形系数ξ越小，故切削变形越小；被切材料的塑性愈大，愈容易产生塑性滑移和剪切变形，故变形系数ξ愈大，变形也较为严重，如图3-11所示。,图3-11材料对变形系数的影响,2．刀具前角前角增大时，切屑流出的阻力减小，切削变形减小，如图3-12所示。,图3-12前角对变形系数的影响,3．切削速度切削速度是通过切削温度和积屑瘤影响着切削变形的。在低速阶段（小于5m/min），切削温度低，切屑底面与前刀面不易形成粘结，切削变形小。当切削速度达到约vc1时，开始产生积屑瘤，随着切削速度的提高所形成积屑瘤的高度也逐渐增加，刀具实际前角增大，切削变形减小。当切削速度达到vc2时,积屑瘤高度达到最大值，此时前刀面的实际前角也达到最大值，切削变形最小。当切削速度由vc2进入到vc3时，切屑瘤高度又降低，实际前角减小，切屑变形随之增大。当切削速度超过40m/min并继续提高时，温度升高，摩擦系数降低，切削变形又减小。高速时切削层来不及变形已被切离，切削变形则更小，如图3-13所示。,图3-13切削速度对变形系数的影响,4．进给量当主偏角κr一定时，增大进给量，切屑厚度也增加，切削变形通常会减小，如图3-14所示。因为随着切削厚度的增加，滞流层的厚度增加并不多，即变形程度严重的金属层所占切屑体积的百分比随着切削厚度增加而下降。因而从切削层整体来说，变形系数ξ减小，切削变形也减小。生产中常用的强力车刀和轮切式拉刀等，都是根据这个原理工作的。,图3-14进给量对变形系数的影响,,3.2切削力,3.2.1切削力的来源、切削分力切削加工时，由于切削层及加工表面上产生弹性和塑性变形抗力，工件与刀具之间存在着摩擦力，形成了作用在刀具上的切削力，如图3-15所示。,图3-15作用在刀具上的切削力,作用在刀具上的切削力由两部分组成1作用在前、后刀面上的变形抗力Fnγ和Fnα；2作用在前、后刀面上的摩擦力Ffγ和Ffα。这些力的合力F称为切削合力，也称为总切削力。总切削力F可沿X、Y、Z方向分解为三个互相垂直的分力Fc、Fp、Ff，如图3-16所示。,图3-16外圆车削时切削力的分解a刀具对工件的力的分解；b工件对刀具的力的分解,1主切削力Fc总切削力F在主运动方向上的分力。2背向力Fp总切削力F在垂直于假定工作平面方向上的分力。3进给力Ff总切削力F在进给运动方向上的分力。,现以车削为例说明各切削分力的实用意义1主切削力Fc作用于主运动方向，是计算机床主运动机构与刀具强度及设计机床夹具、选择切削用量等的主要依据，也是消耗功率最多的切削力。2背向力Fp纵车外圆时背向力Fp不消耗功率，但它作用在工艺系统刚性最差的方向上，易使工件在水平面内变形，影响工件精度，并易引起振动。3进给力Ff作用于机床的进给方向，是设计进给机构的主要依据。,3.2.2切削力计算的经验公式,1．指数公式,主切削力,3-4,背向力,3-5,进给力,3-6,2．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用kc表示，见表3-1。,3-7,式中AD切削面积（mm2）；ap背吃刀量（mm）；f进给量（mm/r）；hD切削厚度（mm）；bD切削宽度（mm）。,表3-1硬质合金外圆车刀切削常用金属时的单位切削力和单位切削功率,已知单位切削力kc,求主切削力Fc,FckcapfkchDbD,3-8,式3-8中的kc是指f0.3mm/r时的单位切削力，当实际进给量大于或小于0.3mm/r时，需乘以修正系数kfkc，见表3-2。,表3-2进给量f对单位切削力或单位切削功率的修正系数kfkc、kfps,3.工作功率工作功率Pe即切削过程消耗的总功率，包括切削功率Pc和进给功率Pf。前者为主运动消耗的功率，后者为进给运动消耗的功率。由于进给功率所占比例很小（约为2～3），故一般只计算切削功率。,式中Pc切削功率（kW）；Fc切削力（N）；vc切削速度（m/min）。,3.2.3影响切削力的主要因素1.工件材料的影响工件材料的机械性能、加工硬化、化学成分和热处理状态，都会对切削力产生影响。由表3-1可以看出，工件材料的硬度愈高，切削力愈大。有些金属材料虽然硬度、强度较低，但塑性、韧性大，加工硬化能力大，其切削力仍很大，如1Cr18Ni9Ti等不锈钢。在普通钢中添加硫或铅等金属元素的易切钢，其切削力可比普通钢降低20～30％。同一种金属材料热处理状态与金相组织不同，切削力也有较大差异。切削脆性材料时，塑性变形小，加工硬化小，切屑与前刀面接触少，摩擦小，因此切削力也较小。,2.切削用量的影响背吃刀量ap和进给量f是通过切削面积和单位切削力的变化而影响切削力的，如图3-17所示。,图3-17ap和f对切削力的影响aap对切削力的影响；bf对切削力的影响,背吃刀量ap增大，切削宽度bD也增大，剪切面积、切屑与前刀面的接触面积按比例增大，第一变形区和第二变形区的变形与摩擦相应增大。当背吃力量增大一倍时，切削力也增大一倍。进给量f增大，切削厚度hD增大，而切削宽度bD不变，这时剪切面积虽按比例增大，但第二变形区的变形未按比例增大。因此，进给量f增大一倍，切削力约增加70～80％。从上述分析可知，ap和f对切削面积的影响相同，但对单位切削力的影响不同。ap增加时单位切削力不变，f增加时，单位切削力减小。当切削面积AD相等时，为了减小切削力，可以选择大的进给量f及小的背吃刀量ap。图3-18为车削45钢时，ap与f对切削力影响的实验曲线。,图3-18车削45钢时，ap与f对切削力的影响,切削速度vc对切削力的影响呈波浪形变化，如图3-19所示。由图3-19所示的切削变形可知，切削速度vc在50m/min的范围内，随着速度的增加，积屑瘤由小变大又变小，切削力则随之由大变小又变大。速度vc继续增高，切削温度上升，切削力又下降，但其变化较小。如vc从50m/min增加至500m/min时，切削力约减少10％。生产中的高速切削技术就是为了减小切削力，提高切削效率。,图3-19切削速度与切削力的关系,3.刀具几何参数的影响1）前角的影响在刀具几何参数中前角对切削力的影响最大，如图3-20所示。前角愈大，切屑易于从前刀面流出，切削变形小，从而使切削力下降。但需要注意的是,前角γo对三个切削分力的影响并不相同。当工件材料不同时，前角对切削力的影响也不同。对塑性较大的材料，如紫铜、铝合金等，切削时塑性变形大，前角的影响较为显著；而对脆性材料，如铸铁、脆黄铜等，前角的影响就比较小。,图3-20前角对切削力的影响,2）主偏角的影响图3-21为主偏角κr对三个切削分力的影响。从图中可看出主偏角对主切削力Fc的影响并不大，当κr60～75时，主切削力最小。但主偏角对Fp、Ff的影响较大。随着主偏角的增加，进给力Ff增加，而背向力Fp减小。当κr90时，从理论上讲背向力Fp0，但实际上由于有刀尖圆弧半径rε及副切削刃参与切削，即使κr90，Fp还存在。在车削刚性较差的细长轴时，选用较大的主偏角，就是为了减小对Fp的影响。表3-3中列出了Fp/Fc、Ff/Fc的比值。,图3-21主偏角κr对Fc、Fp、Fc的影响,表3-3切削钢和铸铁时Fp/Fc、Ff/Fc的比值,3）刃倾角的影响图3-22为刃倾角对三个切削分力的影响。从图中可见刃倾角λs对主切削力Fc的影响很小，但对进给力Ff和背向力Fp的影响却较大。当λs从正值变为负值时，Fp将增加，Ff将减小。故在车削刚性较差的工件时，一般取正的刃倾角。,图3-22λs对Fc、Fp、Ff的影响,图3-23rε对主、副偏角和切断面形状的影响,4）刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径大小将影响切削刃上的圆弧部分长度和平均主偏角κrB，如图3-23所示。在背吃刀量ap、进给量f和主偏角κr一定的情况下，增大刀尖圆弧半径rε，刀刃曲线部分增长，切削刃平均主偏角减小，使切屑断面形状中bD增长，hD减小，成为薄而宽的切屑，从而使切削变形增加，于是切削力也增加，其中Fp增加较为明显，Ff有所降低。因此，当工艺系统刚性较差时，宜选用较小的刀尖圆弧半径。,4.其它影响因素刀具材料不同时，切屑与刀具间的摩擦状态不同，从而影响到切削力的变化。如用YT硬质合金刀具切削钢料比用高速钢刀具切削钢料时Fc约降低5～10。刀具具有负倒棱时,切削力增大。后刀面磨损后,切削力也会相应增加。此外，合理地使用切削液也可降低切削力。,,3.3切削温度,3.3.1切削热在三个变形区中，因变形和摩擦所做的功绝大部分都转化成热能，如图3-24所示。切削区域产生的热能通过切屑、工件、刀具和周围介质传出。切削热传出时由于切削方式的不同，工件和刀具热传导系数的不同等，各传热媒体传出的比例也不同。表3-4为切削热在车削和钻削时各传热媒体传出的比例。,表3-4切削热传出的比例,图3-24切削热的产生与传出,3.3.2切削温度的分布切削温度一般指切削区域的平均温度。切削温度的分布是指切削区域各点温度的分布（即温度场）。图3-25a为切削钢件时所测得的正交平面内的温度分布情况；图3-25b是车削不同材料时前、后刀面上的温度分布情况,其中1、2曲线代表塑性材料，3、4曲线代表脆性材料。,图3-25车刀切削温度的分布情况,3.3.3影响切削温度的因素1.工件材料的影响工件材料的强度、硬度高，导热率低，高温下的强度、硬度高，都会使变形增加，切削温度升高。切削脆性材料，因其变形小，摩擦小，故其切削温度较低，如图3－26所示。,图3-26不同切削速度下各种材料的切削温度,2.切削用量的影响1）背吃刀量ap。ap对切削温度的影响很小。背吃刀量ap增加，产生的热量按比例增加。ap增大一倍，切削宽度bD也增加一倍，刀具的传热面积也增大一倍，改善了刀头的散热条件，切削温度只是略有提高。2）进给量f。f对切削温度的影响比ap要大。进给量f增加，产生的热量增加。虽然f增加使切削厚度hD增加，切屑的热容量增大，切屑能带走较多的热量，但由于切削宽度bD不变，刀具散热面积未按比例增加，刀具散热条件未得到改善，因而切削温度仍会升高。,3）切削速度vc。vc对切削温度的影响最大。削速度增加，变形功与摩擦转变的热量急剧增多，虽然切屑带走的热量也相应增多，然而刀具传热的能力无明显变化，切削温度则显著提高。因此，在切削用量三要素中控制切削速度vc仍是控制切削温度最有效的措施。图3-27表示了vc、f、ap对切削温度的影响情况。,图3-27vc、f、ap对切削温度的影响,3.刀具几何参数的影响1）前角γo。γo增大，切削刃锋利，切屑变形小，前刀面摩擦减小，产生的热量减小，所以切削温度随γo增大而降低。但前角过大时，楔角将变小，刀具散热体积减少，切削温度反而会提高。图3-28a表示了前角与切削温度的关系。,图3-28前角、主偏角与切削温度的关系,2）主偏角κr。κr减小，在ap不变的条件下主切削刃工作长度增加，散热面积增加，因此切削温度下降。图3-28b表示了主偏角与切削温度的关系。3）刀尖圆弧半径rε。rε增大，平均主偏角减小，切削宽度bD增加，散热面积增加，切削温度降低。,4.其它影响因素选择合适的冷却液能带走大量的切削热，可降低切削温度。从导热性能看水溶液的冷却性能最好，切削油最差。切削液本身温度愈低，降低切削温度的效果愈明显。,,3.4刀具磨损,3.4.1刀具磨损的形式1.前刀面磨损在切削塑性金属时，由于切削速度较高，进给量较大，切屑在前刀面处会逐渐磨出一个月牙洼状的凹坑；随着切削的继续，月牙洼深度不断增大，当接近刃口时，会使刃口突然崩掉。前刀面磨损量的大小用月牙洼宽度KB和深度KT表示，如图3-29a、b所示。,图3-29车刀的磨损形式,2.后刀面磨损在切削时由于刃口和后刀面对工件过渡表面的挤压与摩擦，在切削刃及其下方的后刀面上逐渐形成一条宽度不匀，布满深浅不一沟痕的磨损棱面，如图3-29a、c所示。刀尖部分（C区）强度低散热又差，磨损较严重，其值为VC；主切削刃靠近工件的外表处（N区），由于毛坯的硬皮或加工硬化等原因，也磨出较大的深沟，其最大值为VN；中间部位（B区）磨损比较均匀，平均宽度以VB表示，最大值以VBmax来表示。,3.前、后刀面同时磨损切削塑性金属时如切削厚度适中，则经常发生前、后刀面同时磨损的现象。由于各类刀具都有后刀面磨损，且后刀面磨损易于测量，所以通常用VB和VBmax表示刀具的磨损量。,3.4.2刀具磨损的过程1.初期磨损阶段由于新刃磨刀具的刀面比较粗糙，切削时与工件及切屑表面形成啮合磨损；此外，切削刃上应力集中，加快了工件表面和切屑带走刀面微粒的速度，故这一阶段磨损较快。2.正常磨损阶段经过初期磨损后，刀面微观粗糙表面被磨平，刀刃上承受的应力相对较小，主要是摩擦磨损和粘结磨损。这一阶段是刀具工作的有效时间。,图3-30刀具磨损的三个阶段,3.剧烈磨损阶段当刀具后刀面磨损达到一定限度后刀刃变钝，后刀面与工件表面摩擦加剧，切削力加大，切削温度升高，使刀具的磨损在极短时间内急剧增加。同时，由于组织变化，会出现相变磨损、扩散磨损、热电磨损等热效应磨损，甚至伴有啸声和振动等现象。发生这种现象应立即停止切削，重新刃磨刀具，避免进入剧烈磨损阶段，以延长刀具耐用度。,3.4.3刀具磨损的原因1.硬质点磨损工件材料中含有比刀具材料更硬的硬质点，在切削过程中对刀具较软的基体会刻出一条沟痕而造成机械磨损。低速切削时硬质点磨损是刀具磨损的主要原因。,2.黏结磨损工件或切屑表面与刀具表面间的粘结点，因其相对运动，使刀具表面的微粒被带走而造成的磨损即为黏结磨损。黏结磨损与切削温度有关，也与工件材料与刀具材料之间的亲和力有关。3.扩散磨损高温下工件材料与刀具材料中有亲和作用的元素相互扩散到对方之中，使刀具材料的化学成分发生变化，削弱了刀具的切削性能而造成的磨损即为扩散磨损。,4.相变磨损刀具材料因切削温度升高到相变温度而发生金相组织的变化，使刀具硬度降低而造成的磨损即为相变磨损。此外，刀具磨损还有氧化磨损、热-化学磨损、电-化学磨损等。一般情况下，切削温度愈高则刀具磨损愈快，所以切削温度是刀具磨损的主要原因。,3.4.4刀具磨损限度及耐用度1.刀具磨损限度刀具磨损限度是指规定一个允许磨损量的最大值，也称磨钝标准。刀具磨损限度一般规定在刀具后刀面上，以磨损量的平均值VB表示。表3-5为硬质合金与高速钢车刀的磨损限度。,表3-5硬质合金与高速钢车刀的磨损限度,2.刀具耐用度刀具耐用度是指一把新刃磨的刀具，从开始切削到磨损限度所经过的切削时间，用T来表示。刀具寿命则是一把新刀具从使用到报废为止的切削时间。刀具耐用度除了用切削时间表示外，有时亦可用加工同样零件的数量或切削路程长度等来表示。显然，凡是影响刀具磨损的因素，也同样地影响刀具耐用度。影响刀具磨损的主要因素是切削温度，而切削速度对切削温度影响最大，因此，切削速度对刀具耐用度的影响也最大。,3.切削速度与刀具耐用度的关系当工件材料、刀具材料和刀具几何角度确定后，切削速度就成为影响刀具耐用度最主要的因素。图3-31a是高速钢或硬质合金刀具切削普通结构钢时切削时间tm与磨损量VB的情况。vc愈高，切削温度愈高，磨损加快，刀具耐用度愈小。图3-31b是刀具耐用度T与切削速度vc的对数曲线。,图3-31普通钢切削时vc与T的关系,由实验的方法可求得vc与T的关系如下,vcTmC,即,（3-9）,式中T刀具耐用度min；C系数，其数值与工件材料、刀具材料、切削用量等有关；m指数，表示vc对T的影响程度，m值愈小，vc对T的影响愈大。,表3-6刀具耐用度指数,例用硬质合金刀具YT15切削45钢，当vc100m/min时，刀具耐用度T1160min；在其它切削条件不变的情况下，当切削速度vc300m/min时，试求刀具耐用度T2。解T2的数值可用下列方法求出,3－10,故,由表3-9取m0.25，则,4.刀具的合理耐用度能保持生产率最高或成本最低的耐用度，称为合理耐用度。可见合理耐用度有最高生产率耐用度和最低成本耐用度。刀具耐用度制约着切削速度，引起换刀及磨刀次数的变化，从而影响生产率和成本。若耐用度定得过高，虽然可以减少换刀及磨刀次数，但必定会降低切削速度，影响生产率的提高；如果耐用度选得过低，虽然可以提高切削速度，但必然增加换刀和磨刀的次数，增加成本。因此提高生产率和降低成本往往是矛盾的。使用中只有从具体生产条件出发，选择合适的耐用度，才能使最高生产率和最低成本达到统一。,目前大多数采用最低成本耐用度，即经济耐用度。其数值一般是在通用机床上，硬质合金车刀耐用度大致为60～90min；钻头耐用度大致为80～120min；硬质合金端面铣刀耐用度大致为90～180min；齿轮刀具耐用度大致为200～300min。若刀具较复杂，则刀具耐用度应定得高一些，以减少刃磨和调整费用。但随着刀具的革新和生产技术的发展，例如数控机床广泛使用的可转位刀具，由于其换刀时间和刀具成本大大降低，可以取较低的耐用度，以提高切削速度，达到既提高生产率，又不提高成本。可转位车刀的耐用度一般可取15～20min。,,