【正文】 間所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間。如果用刀具壽命乘以刃磨次數(shù)，得到的就是刀具總壽命。? 2. 刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式? 試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于某一切削加工，當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾何形狀確定之后，切削速度是影響刀具磨損的主要因素。? 圖 239所示為在正常的切削速度范圍內(nèi)，分別以不同的切削速度進(jìn)行刀具磨損試驗(yàn)，得到的一組磨損曲線。圖 239 刀具磨損曲線? 如圖 239所示，刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)與磨損曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是不同切削速度所對(duì)應(yīng)的刀具壽命 T T T T4… 。? 將數(shù)據(jù)點(diǎn) (vc1,T1)、 (vc2,T2)、 (vc3,T3)、 (vc4,T4)… 標(biāo)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上，相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)依次用直線相連，即可求得 vcT試驗(yàn)曲線，如圖 240所示。圖 239 刀具磨損曲線? 圖 240所示為在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的 曲線。? 由圖中可以看出，在一定的切削速度范圍內(nèi)，上述各點(diǎn)基本都在一條直線上。 圖 240 在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的 曲線? 該直線方程可寫為? 因此，切削速度與刀具壽命的關(guān)系式可表示為? （ 223） 式中 m— vc對(duì) T 的影響程度的指數(shù)，它反映了刀具材料的 切削性能。 Co— 與刀具材料、工件材料、切削條件有關(guān)的系數(shù)。? 該公式揭示了切削速度與刀具壽命之間的關(guān)系，是選擇切削速度的重要依據(jù)。? 此公式說明：隨著切削速度 vc的變化，為保證磨鈍標(biāo)準(zhǔn) VB不變的刀具，刀具壽命 T必須作相應(yīng)的變化；指數(shù) m的大小反映了刀具壽命 T 對(duì)切削速度 vc變化的敏感性。 m越小，表明 T 對(duì) vc的變化越敏感，也就是說刀具的切削性能越差。 ? 按照上面求 關(guān)系式的方法，同樣可以求得 和 關(guān)系式：? 綜合以上三式，可得到切削用量與刀具壽命的一般關(guān)系式（刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式 ）：? 式 中 CT― 與工件、刀具材料及切削條件有關(guān)的系數(shù)。（ 226） ? 刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式中的有關(guān)指數(shù)和系數(shù)可通過刀具壽命試驗(yàn)求得。? 用硬質(zhì)合金車刀切削 的碳鋼，在進(jìn)給量 f ＞ ，通過數(shù)據(jù)處理后得到的刀具壽命公式為（ 227） ? 分析式（ 227）可知，切削速度 vc對(duì)刀具壽命的影響最大，進(jìn)給量 f 次之，背吃刀量 ap 最小。? 這與它們對(duì)切削溫度的影響順序完全一致，表明切削溫度與刀具壽命之間有著緊密的內(nèi)在聯(lián)系。? 上式表明，切削用量與刀具壽命密切相關(guān)。? 在生產(chǎn)中，確定刀具壽命有兩種原則。? 如果從加工效率考慮，當(dāng)?shù)毒邏勖?guī)定過高，則允許采用的切削速度就低，生產(chǎn)效率下降；如刀具壽命規(guī)定過低，則采用的切削速度雖然可以很高，但裝刀、卸刀及調(diào)整機(jī)床的時(shí)間增多，生產(chǎn)效率也降低。? 這樣就存在一個(gè)生產(chǎn)效率為最高（單件時(shí)間為最少）的刀具壽命，即最高生產(chǎn)率刀具壽命。 ? 同樣，如果從加工成本考慮，若刀具壽命選的過高，則切削速度必須選的很低，所以加工時(shí)間加長，使得機(jī)床費(fèi)用和人工費(fèi)用增加，成本提高；若刀具壽命選的過低，雖然允許的速度提高，但換刀時(shí)間增多，刀具消耗及與磨刀有關(guān)的成本均提高，因而成本也增高。? 由此可看出，這里也存在著一個(gè)單件工藝成本為最低的刀具壽命，即最小成本刀具壽命。 ? 上述分析表明，在一定切削條件下，并不是刀具壽命越高越好。合理刀具壽命數(shù)值的確定，要綜合考慮各種因素的影響，不能一概而論。? 一般情況下，應(yīng)采用最小成本刀具壽命。? 在生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)節(jié)拍不平衡時(shí)，可選用最高生產(chǎn)率刀具壽命。? 制訂刀具壽命時(shí)，還應(yīng)具體考慮以下幾點(diǎn)：? 1）刀具構(gòu)造復(fù)雜、制造和磨刀費(fèi)用高時(shí)，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些。? 2）多刀車床上的車刀，組合機(jī)床上的鉆頭、絲錐和銑刀，自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)線上的刀具，因?yàn)檠b夾、調(diào)整復(fù)雜，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高些。? 3） 當(dāng)生產(chǎn)線上某工序的生產(chǎn)率限制了全線生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序刀具壽命應(yīng)定得低些，這樣可以選用較大的切削用量，以加快該工序生產(chǎn)節(jié)拍；當(dāng)某工序單位時(shí)間的生產(chǎn)成本較高時(shí)刀具壽命應(yīng)規(guī)定得低些，以便選用較大的切削用量，縮短加工時(shí)間。? 4） 精加工大型工件時(shí)，刀具壽命應(yīng)規(guī)定得高一些，至少保證在一次走刀中不換刀。? 四、刀具的破損及刀具狀態(tài)監(jiān)控? 破損是相對(duì)于磨損而言的。從某種意義上講，破損可認(rèn)為是一種非正常的磨損，因?yàn)槠茡p和磨損都是在切削力和切削熱的作用下發(fā)生的。磨損是逐漸發(fā)展的過程，而破損是突發(fā)的。破損的突然性很容易在生產(chǎn)過程中造成較大的危害和經(jīng)濟(jì)損失。? ? （ 1）脆性破損? 硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具的破損形式。? 1）崩刃 切削刃產(chǎn)生小的缺口 (切削刃微崩）。斷續(xù)切削時(shí)常發(fā)生這種破損。? 2）碎斷 切削刃發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂。也多發(fā)生于斷續(xù)切削中。? （ 3）剝落 在刀具的前、后刀面上出現(xiàn)剝落碎片，經(jīng)常與切削刃一起剝落，有時(shí)也在離切削刃一小段距離處剝落。? （ 4）裂紋破損 長時(shí)間進(jìn)行斷續(xù)切削（承受交變載荷或熱負(fù)荷）后，因疲勞而引起裂紋的一種破損。裂紋不斷擴(kuò)展合并就會(huì)引起切削刃的碎斷。? （ 2）塑性破損? 工具鋼和高速鋼刀具的主要破損形式。? 在刀具前刀面與切屑、后刀面與工件間接觸面上，由于過高的溫度和壓力的作用，刀具表層材料將因發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力，這就是刀具的塑性破損。抗塑性破損能力取決于刀具材料的硬度和耐熱性。 硬質(zhì)合金與陶瓷的硬度高，耐熱性好，一般不易發(fā)生這種破損。 ? 高速鋼耐熱性較差，較易發(fā)生塑性破損。? 1）燒刃（相變磨損） 當(dāng)切削速度過高時(shí)，切削溫度超過了一定限度，刀具材料的金相組織將會(huì)發(fā)生變化，由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的屈氏體、索氏體或硬度更低的奧氏體，從而喪失了切削能力。? （ 2）卷刃 工具鋼和高速鋼刀具如熱處理不當(dāng) ,沒有達(dá)到應(yīng)有的硬度，或雖然達(dá)到了規(guī)定的硬度，但用來切削高硬材料或切削過程中遇到了硬皮或硬質(zhì)點(diǎn)，則刀刃處可能發(fā)生塑性變形或 “卷刃 ”，不能再繼續(xù)工作。? （ 3）折斷 鉆頭、絲錐、拉刀、立銑刀等刀具 ,如設(shè)計(jì)、使用不當(dāng)或負(fù)荷過重，則可能在使用中發(fā)生折斷。? 2. 刀具破損防治措施? （ 1）合理選擇刀具材料? （ 2）合理選擇刀具幾何參數(shù)? （ 3）保證刀具的刃磨質(zhì)量? （ 4）合理選擇切削用量? （ 5）工藝系統(tǒng)應(yīng)有較好的剛性? （ 6）對(duì)刀具狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控? 五、切削用量的選擇? 切削用量的選擇，對(duì)生產(chǎn)效率、加工成本和加工質(zhì)量均有重要影響。合理的切削用量是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能取得較高的生產(chǎn)效率和較低成本的切削用量。? 約束切削用量選擇的主要條件有：工件的加工要求；刀具材料的切削性能；機(jī)床的性能以及刀具的壽命要求等。? （ 1）切削用量與生產(chǎn)效率、刀具壽命的關(guān)系? 機(jī)床切削效率可以用單位時(shí)間內(nèi)切除的材料體積 Q (mm3/min)表示： ? （ 228）? 分析上式可知，切削用量三要素 ap、 f、 vc均與 Q 成正比關(guān)系，即三者對(duì)機(jī)床切削效率影響的權(quán)重是完全相同的。? 從提高生產(chǎn)效率考慮，切削用量三要素 ap、 f、vc中任一要素提高一倍，機(jī)床切削效率都提高一倍。但是分別提高 ap、 f、 vc，對(duì)刀具壽命的影響卻是完全不同的。? 切削用量三要素中對(duì)刀具壽命影響最大的是 vc，其次是 f ，最小是 ap 。? 綜上分析可知，在保持刀具壽命一定的條件下，提高 ap比提高 f 、 vc的效果更好。? （ 2） 切削用量的選用原則? 首先選取盡可能大的背吃刀量 ap ；? 其次根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀桿剛度等限制條件（粗加工時(shí)）或根據(jù)已加工表面粗糙度要求（精加工時(shí)），選取盡可能大的進(jìn)給量 f ；? 最后根據(jù) “切削用量手冊(cè) ”查取或根據(jù)公式（ 229）計(jì)算確定切削速度 vc。? （ 3） 切削用量三要素的選用? 1）背吃刀量 ap ap可根據(jù)加工余量確定。粗加工時(shí)在機(jī)床有效功率允許的條件下，除留下精加工的余量外，一次走刀應(yīng)盡可能切除掉全部粗加工的余量，這樣不僅能在保證一定刀具壽命的前提下使 ap 、 f、 vc的乘積最大，而且可以減少走刀次數(shù)。? 下面幾種情況可分幾次走刀：? ① 加工余量過大導(dǎo)致機(jī)床動(dòng)力不足或刀具強(qiáng)度不夠； ② 工藝系統(tǒng)剛性不足； ③ 斷續(xù)切削。? 當(dāng)切削表層有硬皮的鍛鑄件或加工冷硬傾向較嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)使 ap值超過硬皮厚度或冷硬層深度。? 2）進(jìn)給量 f ap選定之后， f 的大小直接決定了切削面積，因而決定了切削力的大小。? 所以，在盡量選擇較大 f 的同時(shí)，要注意其合理數(shù)值應(yīng)當(dāng)保證機(jī)床、刀具不致因切削力過大而損壞；切削力所造成的工件變形不致超出工件精度允許的數(shù)值；表面粗糙度不致過大等環(huán)節(jié)。 ? 粗加工時(shí)，限制 f 的主要因素是切削力；半精加工和精加工時(shí)，限制 f 的主要因素是表面粗糙度和加工精度要求。? 實(shí)際生產(chǎn)中多利用金屬切削手冊(cè)采用查表法確定合理的進(jìn)給量 f （表 2表 26）。? 3）切削速度 vc 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f 及刀具壽命 T，可以用公式計(jì)算或用查表法確定切削速度 vc（參閱表 27）。? 車削速度計(jì)算公式為? （ 229）? 上式中的有關(guān)系數(shù)、指數(shù)和各項(xiàng)修正系數(shù)可在有關(guān)機(jī)械加工工藝手冊(cè)中查得。? 在確定切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：? 1）精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開易產(chǎn)生積屑瘤的速度范圍。? 2）斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。? 3）在易產(chǎn)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度。? 4）加工大件、細(xì)長件、薄壁件以及帶鑄、鍛外皮的工件時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度。