切削深度和刀具壽命的關(guān)系是什么？

來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2024-09-30

切削深度對(duì)刀具磨損的影響機(jī)制

切削力方面

切削深度的增加會(huì)導(dǎo)致切削力明顯增大。根據(jù)切削力的計(jì)算公式（其中為主切削力，為切削深度，為進(jìn)給量，為切削速度，、、、為與刀具、工件材料相關(guān)的系數(shù)），切削深度對(duì)切削力的影響指數(shù)通常較大（例如對(duì)于車削加工，可能接近 1）。較大的切削力會(huì)使刀具產(chǎn)生更大的應(yīng)力和應(yīng)變。在刀具切削刃和前、后刀面上，這種應(yīng)力和應(yīng)變會(huì)加速刀具的磨損。例如，在車削中硬度材料時(shí)，隨著切削深度從 1mm 增加到 3mm，切削力可能會(huì)增加兩倍以上，這會(huì)使刀具的切削刃更容易產(chǎn)生微觀裂紋，從而降低刀具壽命。

切削熱方面

切削深度的增加會(huì)使切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱增多。因?yàn)榍邢鳠崤c切削功率成正比，而切削功率，切削深度增加導(dǎo)致切削力增大，進(jìn)而切削功率增大，產(chǎn)生更多的切削熱。過(guò)多的切削熱會(huì)使刀具的溫度升高。高溫會(huì)改變刀具材料的性能，如對(duì)于高速鋼刀具，高溫會(huì)降低其硬度和紅硬性；對(duì)于硬質(zhì)合金刀具，高溫會(huì)加速刀具的擴(kuò)散磨損和粘結(jié)磨損。例如，在銑削加工中，當(dāng)切削深度過(guò)大時(shí)，刀具溫度可能會(huì)超過(guò)其正常工作溫度范圍，使刀具磨損速度加快，刀具壽命縮短。

不同刀具材料下切削深度與刀具壽命的關(guān)系

高速鋼刀具

高速鋼刀具的硬度和耐熱性相對(duì)有限。當(dāng)切削深度增加時(shí)，高速鋼刀具受到的切削力和切削熱的影響更為明顯。例如，在鉆削中硬度材料時(shí)，如果切削深度過(guò)大，高速鋼鉆頭的切削刃很快就會(huì)磨損，因?yàn)楦咚黉撱@頭在較大切削力和高溫下，其刃口的硬度降低，耐磨性變差。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于高速鋼刀具，較小的切削深度有助于延長(zhǎng)其刀具壽命。

硬質(zhì)合金刀具

硬質(zhì)合金刀具硬度高、耐磨性好且耐熱性較強(qiáng)。但是，較大的切削深度仍然會(huì)對(duì)其壽命產(chǎn)生影響。雖然硬質(zhì)合金刀具能夠承受較大的切削力，但切削深度過(guò)大時(shí)，產(chǎn)生的切削熱會(huì)導(dǎo)致刀具的粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損加劇。例如，在車削硬質(zhì)合金刀具時(shí)，切削深度從 2mm 增加到 5mm，雖然刀具在初始階段能夠正常切削，但隨著切削的持續(xù)進(jìn)行，刀具的磨損速度會(huì)加快，刀具壽命會(huì)明顯縮短。

切削深度與刀具壽命關(guān)系的量化示例

以車削中碳鋼為例，使用硬質(zhì)合金刀具，在切削速度，進(jìn)給量的情況下，當(dāng)切削深度時(shí)，刀具可以持續(xù)切削 100 分鐘后達(dá)到磨損極限；而當(dāng)切削深度時(shí)，刀具可能在 30 分鐘左右就達(dá)到磨損極限。這表明隨著切削深度的增加，刀具壽命明顯縮短。

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