如何提高刀具耐用度？

1）刀具的耐用度与刀具寿命

一把刀具刃磨后从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具耐用度，以T表示。耐用度是指净切削时间，不包括用于对刀、测量、快进、回程、刃磨等非切削时间。

刀具耐用度是一个重要参数。在相同切削条件下切削某种工件材料时，可以用耐用度来比较不同刀具材料的切削性能；同一刀具材料切削各种工件材料，可以用耐用度来比较材料的切削加工性；还可以用耐用度来判断刀具几何参数是否合理。对于某一切削加工，当工件、刀具材料和刀具几何形状选定之后，切削用量是影响刀具耐用度的主要因素。

刀具寿命是指一把新刀具从使用到报废为止的切削时间。它是刀具耐用度与刀具刃磨次数的乘积。

2）切削用量对刀具耐用度的影响

切削用量与刀具耐用度的关系是用实验方法求得的。通过单因素实验，先选定刀具后刀面的磨钝标准，固定其他切削条件，分别改变切削速度、进给量和背吃刀量，求出对应的T值，在双对数坐标纸上画出它们的图形，经过数据整理后可得出刀具耐用度实验公式。

（1）切削速度与刀具耐用度的关系

在常用的切削速度范围内，用不同的切削速度v1、v2、v3…试验，可以得到各种切削速度下的刀具磨损曲线，如图3.23所示。根据规定的磨钝标准VB，求出各种曲线速度下对应刀具的使用寿命T1、T2、T3…。再在双对数坐标纸上标出（T1，v1）、（T2，v2）、（T3，v3）…各点，如图3.24所示。可见，在一定的切削速度范围内，这些点的分布基本呈现在一条直线上。这条直线的方程为

式中　T——刀具耐用度，s或min；

　　　m——直线方程的斜率；

　　　A——当T=1 s（或1 min）时直线在纵坐标上的截距。

图3.23　刀具磨损绝对坐标曲线

图3.24　刀具磨损在双对数坐标上的曲线

A和m可从图中测得，因此T—v关系式可以写成

式3.1是选择切削速度的重要依据，它揭示了切削速度与刀具耐用度之间的关系。切削速度v的变化，会使刀具耐用度发生改变，m的大小反映了刀具耐用度对切削速度变化的敏感性。m越小，表示T对v的变化越敏感，即刀具的切削性能越差。对于与高速钢，m=0.1~0.125；硬质合金，m=0.2~0.3；陶瓷刀具m=0.2~0.4。

（2）进给量、背吃刀量与刀具耐用度的关系(www.xing528.com)

按照T-v关系式的求法，同样可以得到T-f和T-ap的关系式

式中　f——进给量，r/min；

　　　ap——背吃刀量，mm；

　　　B、C——常系数；

　　　n、p——针对不同变量的影响指数。

综合以上三式，可以得到切削用量三要素与刀具耐用度的关系式为

式中　Cv——工件材料、刀具材料和其他切削条件有关的系数。

例如：用YT5硬质合金车刀切削σb=0.63 GPa的碳钢时，切削用量与刀具耐用度的关系式为

由上式可知，切削速度v对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小，这与三者对切削温度的影响顺序完全一致。这也反映出切削温度对刀具磨损及耐用度有着最重要的影响。

3）刀具耐用度的选择

在实际生产中，刀具耐用度同生产效率和加工成本之间存在着较复杂的关系。因此，刀具耐用度并不是越高越好，如果把刀具耐用度选得过高，则切削用量势必被限制在很低的水平，虽然此时刀具的消耗及其费用较少，但过低的加工效率也会使加工经济性变得很差。若刀具耐用度选得过低，虽可采用较高的切削用量使金属切除量增多，但由于刀具磨损加快而使换刀、刃磨的工时和费用显著增加，同样达不到高效率、低成本的要求。

在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具耐用度。生产实际中有两种方法：一是最高生产率耐用度，即根据单件工时最少的目标确定耐用度；二是最低成本耐用度，即根据工序成本最低的目标确定耐用度。在一般情况下应采用最低成本耐用度，只有当生产任务急迫或生产中出现不平衡的薄弱环节时，才选用最高生产率耐用度。

在生产中选择刀具耐用度时，一般应考虑和遵守以下原则：

①刀具的复杂程度和制造、重磨的费用。简单的刀具如车刀、钻头等，耐用度选得低些；结构复杂和精度高的刀具，如拉刀、齿轮刀具等，耐用度选得高些。同一类刀具，尺寸大的，制造和刃磨成本（有些刀具的刃磨还需要专门的刀具专业厂完成）均较高，耐用度规定就得高些。

②装卡、调整比较复杂的刀具，如多刀车床上的车刀，组合机床上的钻头、丝锥、铣刀、自动机及自动线上的刀具，为尽量减少非有效切削时间，提高效率，耐用度应选得高一些，一般为通用机床上同类刀具的2~4倍。

③某工序的生产成为生产线上的瓶颈时，刀具耐用度应定得低些，这样可以选用较大的切削用量，以加快该工序生产节拍。某工序单位时间的生产成本较高时，刀具耐用度应规定得低些，这样可以选用较大的切削用量，缩短加工时间。

④精加工尺寸很大或需频繁转序挪动的工件时，刀具耐用度应按零件精度和表面粗糙度要求决定，避免在加工同一表面时中途换刀，从而保证刀具耐用度足够完成一次走刀。