刀具使用寿命快速试验方法

1刀具使用寿命
刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间,称为刀具使用寿命,以T表示。为保证零件的加工质量和机床的安全运行,一般在机械加工自动线、多刀切削以及大批量生产中都要求定时人工换刀:而在现代制造技术中,由于大量采用了数控等先进的自动控制机床,所以要求根据刀具使用状态进行自动换刀。
那么,刀具究竟能够切削多长时间,即刀具使用寿命应取多长才算合适,需通过大量的切削试验才能确定。还有在零件或刀具的新材料和新工艺开发研究中,刀具的使用寿命是一个重要的影响指标,也要进行大量的切削试验。
由切削原理可知,刀具的磨损过程可分为3个阶段,即初期磨损、正常磨损和剧烈磨损等。在正常磨损阶段,刀具后刀面磨损带平均磨损量VB与切削时间t成正比。通常采用固定其它切削条件,而改变切削速度Vc进行刀具磨损试验,由此可得到很多条刀具磨损曲线,从中找出切削速度Vc与刀具使用寿命T的关系,即泰勒(F.W.Taylor)公式:Vc=A/Tm(1)式中:m表示切削速度对刀具寿命的影响程度
A为与试验条件有关的系数
但这种方法的试验工作量很大。为此,需要寻找一种刀具使用寿命快速试验的方法。
2快速试验原理
由于在刀具磨损曲线正常磨损段中刀具后刀面磨损平均磨损量VB与切削时间t成正比,则有VB=VB0+kt,并且不同切削速度Vc的磨损曲线在正常磨损段的延长线都交于纵坐标上的同一点VB0,如图1所示。当Vc1c2c3时,VBe-VB0=k1t1=k2t2=k3t3(VBe为磨钝标准,k为刀具磨损曲线中正常磨损段的斜率,t为切削时间)。
根据上述关系设计一种刀具使用寿命快速试验方法,先以切削速度VcW进行切削,测出对应于时间t1和t2的刀具后刀面磨损量VB1和VB2,应使t1和t2均超过初期磨损阶段:再以切削速度Vc2(Vc1c2)进行切削,测出时间T3及相应的磨损量VBT,如图2所示不同切削速度Vc的刀具使用寿命试验曲线。

图1不同切削速度Vc的刀具磨损曲线

图2刀具使用寿命试验曲线

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