如何延长刀具使用寿命？

在切削过程中，刀具切削部分由于磨损或局部破损而逐渐发生变化，最终失去切削性能。刀具磨损到一定程度后，切削力明显增大、切削温度上升，甚至产生振动，影响工件的加工精度和表面质量。因此刀具磨损到一定程度后，必须重新刃磨，使切削刃恢复锋利，仍可继续使用。这样经过若干个“使用-磨钝-刃磨锋利”循环以后，刀具切削部分便无法继续使用而完全报废。

1.刀具磨损形式

刀具正常磨损时，按其发生的部位不同，可分为后刀面磨损、前刀面磨损、前后刀面同时磨损3种形式，如图1-22所示。

（1）后刀面磨损。当切削脆性材料或以较小的背吃刀量切削塑性材料时，由于刀具主后刀面与工件过渡表面间存在着强烈的摩擦，后刀面毗邻切削刃的部位磨损成小棱面。后刀面磨损量以后刀面上的磨损宽度值VB表示，如图1-22（a）所示。

（2）前刀面磨损。在切削速度较高、背吃刀量较大且不用切削液的情况下加工塑性材料时，切屑将在前刀面上磨出月牙洼。前刀面的磨损量以月牙洼的最大深度KT表示，如图1-22（b）所示。

（3）前后刀面同时磨损。在常规条件下加工塑性金属时，常出现如图1-22（c）所示的前后刀面同时磨损的形态。

图1-22　刀具磨损形式

（a）后刀面磨损；（b）前刀面磨损；（c）前后刀面同时磨损

2.刀具磨损过程

在一定切削条件下，不论何种磨损的形态，其磨损量都将随时间的延长而增大。图1-23所示为硬质合金车刀主后刀面磨损量VB与切削时间之间的关系，即磨损曲线。

由图1-23可知，刀具磨损过程可分为3个阶段。

AB段：初期磨损阶段，刀刃锋尖迅速被磨掉，即磨成一个窄面。(www.xing528.com)

BC段：正常磨损阶段，磨损量随切削时间的延长而近似成比例增加，而磨损速率明显减小。刀具的使用不应超过这一有效工作阶段的范围。

CD段：急剧磨损阶段，刀具变钝，切削力增大、切削温度急剧上升、磨损加快，出现振动、噪声，已加工表面质量明显恶化，刀具在使用中应避免进入此段。

图1-23　刀具磨损曲线

经验表明，在刀具正常磨损阶段的后期、急剧磨损阶段之前，换刀重磨为最好。这样既可保证加工质量又能充分利用刀具材料。

3.影响刀具磨损的因素

如前所述，增大切削用量时，切削温度随之增高，将加速刀具磨损。在切削用量中，切削速度Vc对刀具磨损的影响最大，进给量f次之，背吃刀量aP最小。

此外，刀具材料、刀具几何形状、工件材料以及是否使用切削液等，也都会影响刀具的磨损。譬如，耐热性好的刀具材料就不易磨损；适当加大刀具前角，由于减小了切削力，可减少刀具的磨损。

4.刀具耐用度和刀具寿命

国际标准ISO3685∶1993统一规定，以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度VB，作为刀具磨钝标准。

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，以T表示。一把新刀从第一次投入使用直至完全报废（经刃磨后亦不可再用）时所经历的实际切削时间，称为刀具总寿命。显然，对于不重磨刀具，刀具总寿命即等于刀具寿命；而对可重磨刀具，刀具总寿命则等于其平均刀具寿命乘以刃磨次数。所以，刀具寿命和刀具总寿命是两个不同的概念。

粗加工时，通常以切削时间（min）表示刀具寿命，如普通车床用的高速钢车刀和硬质合金焊接车刀的刀具寿命取为60 min。复杂的、高精度的、多刃的刀具寿命应比简单的、低精度的、单刃的刀具高，如高速钢钻头的刀具寿命为80～120 min、硬质合金端铣刀的刀具寿命为120～180 min，齿轮刀具的刀具寿命则取为200～400 min。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，使切削刃始终处于锋利状态，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15～30 min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工所用刀具，刀具寿命应选得高些，尤其应保证刀具可靠性，例如多轴铣床上的硬质合金端铣刀的刀具寿命T=400～800 min。大件粗加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定等。精加工时，通常以走刀次数或加工零件个数表示刀具寿命。