1樓：魔居士
提高刀具的使用壽命的目標---是提高勞動力、提高產品質量、降低次品率、下降生產成本。
機械製造業的生產過程涉及大量的機械加工，特別是金屬切削加工所加工產品的尺寸、形狀、位置精度、表面形貌等都與刀具有關，刀具的效能、質量及其管理直接影響到能否順利加工出所需要的合格產品，影響到加工節拍和生產效率，影響製造成本的控制和降低，關係到製造型企業的核心競爭力，這在自動化機械加工中表現得更為突出。
（1）數控機床中刀具發展和應用的新特點
現代的機械加工及其所用刀具技術近年來發展特別快，高新技術被大量採用，在加工工藝、切削方式、刀具結構、刀具材料、表面工程等方面都已有了與過去傳統機械加工很大的不同點，首先是大量採用柔性加工生產線，採用高效、高速切削，各類數控加工中心機床被大量採用，與此相應的是超硬刀具如cbn(立方氮化硼)、pcd(聚晶金剛石)刀具和新型硬質合金刀具被大量採用，由表面工程和摩擦學技術最新發展所獲得的各種新型塗層應用在刀具表面，新的刀具結構和具有新型切削刃和幾何形狀的刀片被不斷研究和開發出來，適應數控機床和高速加工需要的刀具夾持及其與機床的連線件如hsk刀柄、熱套刀柄、液壓刀柄等以及其他新型刀柄獲得廣泛應用。為提高生產效率和減少換刀時間在汽車零部件的加工中越來越多地使用了各種複合刀具，如鑽鏜複合、鑽鉸複合、鑽孔和螺紋加工複合等各類複合刀具，結構複雜的式刀具滿足了很多特殊的加工要求，有些刀具甚至已發展成機、電、液一體化的裝置，已遠遠超越了傳統的刀具的概念。刀具需要維護和保養，需要預調整和檢測，刀具壽命需要得到控制，需要有完善的系統和一系列的管理來確保生產線及時得到符合要求的、數量足夠的刀具，並在發生加工問題或刀具問題時得到快速的響應和支援，迅速分析和解決出現的問題，以使生產正常進行，並且包含刀具費用在內的製造成本應具有足夠的市場競爭力，所有這些都對刀具的管理提出了與過去不同的全新的要求。
面對機械加工和刀具技術的高速發展，面對數控裝置既要柔性還要高效生產的挑戰，面對日益激烈的市場競爭和不斷降低製造成本的壓力，刀具的管理成為各項各業日益關注的熱點。
（2）刀具及其管理對生產效率的影響
刀具的效能與質量直接影響到能否順利加工出所要求的合格產品，刀具能否滿足高速切削的要求，刀具壽命如何及換刀頻次高低都直接影響生產線開動率，影響到加工節拍和生產效率，而能否按時和保證質量地將調整或修磨好的刀具提供給生產線又將直接關係到生產能否正常持續地進行下去。機械行業中大量採用的是流水生產，上道工序的生產直接影響到下道工序的生產，而為了提高生產效率和降低生產成本，又採用了大量的組合式刀具及由此引起的非標刀具，因而一把關鍵的刀具特別是非標刀具如不能按時**，就會如同串聯電路中一個元件損壞引起整條電路癱瘓一樣，會造成整條機加工生產線停產，而如果沒有應急措施或不能快速反應，還有可能造成總成裝配線甚至自動裝配線停產，由此可見刀具及其管理對生產的重大影響。
（3）刀具使用壽命的定義
刃磨後的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止的切削時間，稱為刀具使用壽命，以t表示。它是指淨切削時間，不包括用於對刀、測量、快進、回程等非切削時間。
也有用達到磨鈍標準前的切削路程lm。來定義刀具使用壽命的。lm等於切削速度vc和刀具使用壽命(時間)t的乘積，即
lm=vc·t (6—3)
這 裡需要指出，以往把上述定義的刀具使用壽命稱為刀具耐用度。過去刀具使用壽命刀具耐用度曾有過不同的含義。刀具使用壽命表示一把新刀(如焊接車刀或麻花鑽 等)用到報廢之前的總切削時間，其中包括多次重磨。
因此刀具使用壽命等於刀具耐用度乘以重磨次數，但按現行的推薦標準精神，應稱為刀具總使用壽命。
刀 具使用壽命是很重要的資料。在同一條件下切削同一工件材料時，可以用刀具使用壽命來比較不同刀具材料的切削效能；同一刀具材料切削各種工件材料，又可以用 刀具使用壽命來比較工件材料的切削加工性；也可以用刀具使用壽命來判斷刀具幾何引數是否合理。工件材料、刀具材料的效能對刀具使用壽命影響最大。
在切削用 量中，影響刀具使用壽命最主要的因素是切削速度，其次是進給量、切削深度。此外，刀具幾何引數對刀具使用壽命也有重要影響。
(a).切削速度與刀具使用壽命的關係
切削速度與刀具使用壽命的關係是用實驗方法求得的。實驗前先選定刀具後刀面的磨鈍標準。為了節約材料，同時又要能反映刀具在正常工作情況下的磨損強度，按照is0的規定：
當主切削刃參加工作部分的中部磨損均勻時，磨鈍標準取vb＝0.3mm；在磨損不均勻時，取vbmax＝0.6mm[106]。
選定好磨鈍標準後，在固定其他切削條件的情況下，只改變切削速度（如取v=vc1，vc2，vc3，vc4，…等）作磨損試驗，得出在各種速度下的刀具磨損曲線(圖6—11)；再根強選定的磨鈍標準vb求出在各切削速度下所對應的刀具使用壽命t1，t2，t3，t4，…等。然後在對數座標紙上定出(t1，vc1)；(t2，vc2)；（t3，vc3），(t4，vc4)；…等點(圖6—12)。在一定的切削速度範圍內，這些點基本上分佈在一條直線上。
這條在雙對數座標圖上的直線可用下列方程式表示：
lgvc=-mlgt+lga
式中m＝tgφ，即該直線的斜率；a為當t=1s(或1min)時直線在縱座標上的截距。m及a均可從圖中實測。因此vc—t(或t—vc)關係可寫成：
vc＝a／tm (6—4)①
或(z＝1／m) (6—5)
(b)．進給量、切削深度與刀具使用壽命的關係
按照求vc—t關係式的方法，同樣可以求得f—t和ap—t關係式：
f＝b／tn (6—6)
ap＝c／tp (6—7)
式中 b、c——係數；
n、p——指數。
綜合式6—4、式6—6及式6—7、可以得到刀具使用壽命的三因素公式：
（6—8a）
或（6—8b）
式中 ct，cv—與工件材料、刀具材料和其他切削條件有關的係數；
指數xv＝m／p，yv=m/n。
對於不同的工件材料和刀具材料，在不同的切削條件下，式6—8中的係數和指數，可在資料[73]中查得。實際上，式6-8就是刀具使用壽命或一定刀具使用壽命下切削速度的預報方程。 例如，用硬質合金外圓車刀切削σb＝0.
75gpa(75kgf／mm2)的碳素鋼時，當f＞0.75mm／r，經驗公式
由上式可知，切削速度對刀具使用壽命的影響最大，其次是進給量，切削深度影響最 小。所以在優選切削用量以提高生產率時，其選擇先後順序應為：首先儘量選用大的切削深度ap，然後根據加工條件和加工要求選取允許的最大進給量f，最後才在刀具使用壽命或機床功率所允許的情況下選取最大的切削速度vc
由上式可知，切削速度對刀具使用壽命的影響最大，其次是進給量，切削深度影響最 小。所以在優選切削用量以提高生產率時，其選擇先後順序應為：首先儘量選用大的切削深度ap，然後根據加工條件和加工要求選取允許的最大進給量f，最後才在刀具使用壽命或機床功率所允許的情況下選取最大的切削速度vc
(c)、t—vc關係的駝峰性
式6—5所示了t—vc關係的經驗公式只在一定的切削速度範圍內適用。如在很寬的切削速度範圍內進行刀具使用壽命實驗，則所得的t—vc曲線往往不是單調的函式關係，而是形成駝峰形的曲線(圖6—13)。在較低的速度範圍內，當vc提高時，t不但不減小，反而增大；到達某一速度時，t有最大值。
速度繼續提高，t才單調下降。對應曲線下降部分，就是泰勒公式有效的速度範圍。同樣，lm—vc關係也具有駝峰性。
駝峰處的刀具使用壽命最高或切削路程最長，能否說明此處的切削速度是「最佳的切削速度」呢?不是。此處的切削速度偏低，金屑切除率也較低，在生產中往往沒有實用價值。
一般生產中常選用位於駝峰以右的切削速度。
(d)、刀具使用壽命的分佈
下 面介紹的是在正常磨損條件下的刀具使用壽命分佈。在工件、刀具和切削條件固定時，刀具使用壽命並不是常數。如果重複進行切削實驗或加工，刀具使用壽命在一 定範圍內按一定規律變動。
因為工件、刀具材料的製造質量、微觀組織、機械(力學)效能、幾何引數、刃磨質量以及機床運動和其他工藝條件，都是隨機變化的。 每一個因素的變化不可能不影響刀具使用壽命，故刀具使用壽命也是隨機變數。數理統計研究表明，在一定切削條件下，刀具使用壽命的變化規律服從正態分佈或對 數正態分佈[146]。
正態分佈的概率密度函式為
式中 μ——均值；
σ——標準差。
對數正態分佈的概率密度函式為
（當t>0）
式中 μ——位置引數，
σ——尺度引數。
作者用p10硬質合金刀片車削38crni3mova調質鋼，取ap＝1mm，f＝0.2mm/r，vc＝150m/min，磨鈍標準vb＝0．2mm。用60個切削刃，重複切削60次。
統計在不同區間刀具使用壽命出現的頻率，繪製出刀具使用壽命分佈曲線(圖6—14)。經檢驗，認為服從正態分佈。μ＝15.
284，σ＝1.34。
掌握刀具使用壽命分佈，對生產有指導意義。在現代化加工中，對刀具使用壽命需進行科學管理，定時換刀，必須瞭解刀具使用壽命的分佈情況。例如，在圖6—14所用的切削條件下，要求p10刀具滿足刀具使用壽命t≥12mm的概率為
這樣的概率說明p10刀具能滿足該工序加工要求。
在數控加工過程中,刀具的質量及刀具使用過程中的有效管理對加工質量具有至關重要的作用。在汽車製造領域中質量過程控制體系(ts16949質量認證體系)也對刀具管理有著非常具體而明確的要求。hardinge vt2數控立式車床是由美國hadrgine公司生產的,數控系統為fanuc18t系統。
本文介紹如何使用fanuc18t系統中的刀具壽命管理功能管理好刀具的使用,以確保加工的產品質量。1新增刀具壽命管理功能為了進行刀具的壽命管理,要實現數控裝置對刀具使用次數的自動計數
以上文選摘自《刀具管理》
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