数控铣床高速切削中刀具的磨损和刀具的使用寿命？

数控铣床刀具切除工件余量的同时，本身也逐渐被磨损。当磨损到一定程度时，如不及时重磨、换刀或刀片转位，刀具便丧失切削能力，从而影响已加工表面质量和生产率。

刀具磨损是指刀具与工件或切屑的接触面上，刀具材料的微粒被切屑或工件带走的现象，这种磨损现象称为正常磨损。若由于冲击、振动、热效应等原因使刀具崩刃、碎裂而损坏，则称为非正常磨损。刀具正常磨损形式有以下三种：

（1）前刀面磨损（月牙洼磨损）。切削塑性材料，当切削厚度较大时（hD＞0.5mm），刀具前刀面承受巨大的压力和摩擦力，而且切削温度很高，使前刀面产生月牙洼磨损。随着磨损的加剧，月牙洼逐渐加深加宽，当接近刃口时，会使刃口突然破损。前刀面磨损量大小，用月牙洼的宽度KB和深度KT表示。

（2）后刀面磨损。刀具后刀面虽然有后角，但由于切削刃不是理想的锋利状态，而是有一定的钝圆，因此，后刀面与工件实际上是面接触，磨损就发生在这个接触面上。在切削铸铁等脆性金属或以较低的切削速度、较小的切削厚度（hD＜0.1mm）切削塑性金属时，由于前刀面上的压力和摩擦力不大，主要发生后刀面磨损。由于切削刃各点工作条件不同，其后刀面磨损带是不均匀的。C区和N区磨损严重，中间B区磨损较均匀。

（3）前刀面和后刀面同时磨损。前刀面和后刀面同时磨损是一种兼有上述两种情况的磨损形式。在切削塑性金属时（hD=0.10.5mm），经常会发生这种磨损。

刀具磨损的原因很复杂，在高温（700—1200℃）和高压（大于材料的屈服强度）下，有力、热、化学、电等方面作用，产生的磨损主要有以下几个方面：硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损、相变磨损、热电偶磨损等。

1、刀具的磨损过程。在正常条件下，随着刀具的切削时间增长，刀具的磨损量将增加。通过实验得到刀具后刀面磨损量VB与切削时间的关系曲线。由图可知，刀具磨损过程可分为三个阶段：

（1）初期磨损阶段。初期磨损阶段的特点是磨损快，时间短。一把新刃磨的刀具表面尖峰突出，在与切屑摩擦过程中，峰点的压强很大，造成尖峰很快被磨损，使压强趋于均衡，磨损速度减慢。

（2）正常磨损阶段。正常磨损阶段比初期磨损阶段磨损得慢些，经历的切削时间较长，是刀具的有效工作阶段。刀具表面峰点基本被磨平，表面的压强趋于均衡，刀具的磨损量VB随着时间的延长而均匀地增加。

（3）剧烈磨损阶段。当刀具磨损量达到一定程度，磨损量VB剧增，切削刃已变钝，切削力、切削温度急剧升高，刀具很快失效，即进人剧烈磨损阶段。应在此阶段之前及时更换刀具，以合理使用刀具并保证加工质量。

2、刀具的磨钝标准。刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，否则将影响切削力、切削温度和加工质量，这个磨损限度称为磨钝标准。

国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面磨损带宽度作为刀具的磨钝标准。磨钝标准的具体数值可查阅有关手册。

在实际生产中，不可能经常停机去测量后刀面上的VB值，以确定是否达到磨钝标准，而是采用与磨钝标准相对应的切削时间，即刀具寿命来表示。刀具寿命是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的净切削时间，用T表示，单位为S（或min）。刀具总寿命是指刀具从开始投入使用到报废为止的总切削时间。刀具寿命T长，表示刀具磨损慢。

1、切削用量与刀具寿命的关系。因为切削速度对切削温度影响，故对刀具磨损影响也，即对刀具寿命影响也。在一定切削条件下，切削速度越高，刀具寿命越低。其次是进给量，背吃刀量影响最小。

2、一定刀具寿命T允许的切削速度υT计算。在一般条件下，刀具寿命为T时，所允许的切削速度为υT。

3、刀具寿命的合理选择。在生产中，选择刀具寿命的原则是根据优化目标确定的。一般按生产率、成本为目标选择刀具寿命。

（1）生产率寿命。生产率是指工件（或工序）加工所用时间最短。生产率寿命是指以单位时间内生产数量最多的产品或加工每个零件所消耗的生产时间最少为原则确定的刀具寿命。

（2）成本寿命。成本寿命是指以每个零件（或工序）加工费用为原则确定的刀具寿命。

因此，数控铣床选择刀具寿命时，当需要完成紧急任务或产品供不应求以及完成限制性工序时，可采用生产率寿命；而一般情况下，通常采用成本寿命，以利于市场竞争。