切削深度和刀具壽命的關系是什么？

來源：發(fā)布時間：2024-09-30

切削深度對刀具磨損的影響機制

切削力方面

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

切削熱方面

切削深度的增加會使切削過程中產生的切削熱增多。因為切削熱與切削功率成正比，而切削功率，切削深度增加導致切削力增大，進而切削功率增大，產生更多的切削熱。過多的切削熱會使刀具的溫度升高。高溫會改變刀具材料的性能，如對于高速鋼刀具，高溫會降低其硬度和紅硬性；對于硬質合金刀具，高溫會加速刀具的擴散磨損和粘結磨損。例如，在銑削加工中，當切削深度過大時，刀具溫度可能會超過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系

高速鋼刀具

高速鋼刀具的硬度和耐熱性相對有限。當切削深度增加時，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，如果切削深度過大，高速鋼鉆頭的切削刃很快就會磨損，因為高速鋼鉆頭在較大切削力和高溫下，其刃口的硬度降低，耐磨性變差。一般來說，對于高速鋼刀具，較小的切削深度有助于延長其刀具壽命。

硬質合金刀具

硬質合金刀具硬度高、耐磨性好且耐熱性較強。但是，較大的切削深度仍然會對其壽命產生影響。雖然硬質合金刀具能夠承受較大的切削力，但切削深度過大時，產生的切削熱會導致刀具的粘結磨損、擴散磨損加劇。例如，在車削硬質合金刀具時，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)進行，刀具的磨損速度會加快，刀具壽命會明顯縮短。

切削深度與刀具壽命關系的量化示例

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

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