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3.5 刀具成本的檢測
加工成本是加工工具成本和切削成本的總和。機床成本由閑置費用，加工費用和工具改變費用組成。當(dāng)改變切削速度的情況下閑置費用保持不變。從機械數(shù)據(jù)手冊[24]上表明機械設(shè)備成本的公式如下：
為了優(yōu)化切割條件,必須確定切割深度大小和切割速度的數(shù)學(xué)關(guān)系式.在 我們學(xué)習(xí)的泰勒模型將被用于確定切削速度對切削刀具壽命的影響:
VT" =C 3-2
V=切削速度
T=切割時產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)金額側(cè)翼磨損(例如.0.2毫米)
N和C都是由被使用的材料或者工作條件所決定的常數(shù). ,
為了確定進給時的常數(shù)‘n’和‘C’我們以4140鋼在實驗的條件下進行研究，以LogV和LogT為坐標(biāo)進行作圖，畫出了三種類型的進給圖形，圖3-8A、圖3-8B是對KC313為研究對象在干和濕的條件下分別做出的圖形，圖3-9A和圖3-9B是對KC732為研究對象在干和濕兩種狀態(tài)下所做的圖形，另外,圖3-10A、圖3-10B是以KC5010為研究對象在干和濕兩種狀況下所做的圖形. 從上述的圖形可以看出不管測量的次數(shù)有多少,其結(jié)果都是呈直線分布的形式下降,從曲線我們能夠看出，在相同的切削速度的條件下，增加磨損標(biāo)準(zhǔn)和對KC313和KC732使用冷卻液都可以提高工具的使用壽命。然而，對于KC5010來說提高磨損標(biāo)準(zhǔn)和降低使用冷卻液對提高KC5010工具壽命有好處。冷卻乳液的這種抑制作用和對磨損機構(gòu)的效果我們把它列入到了第五章。以及其他類型的磨損也將插入到那里研究。
金屬的切削研究主要集中在刀具的磨損、刀具的壽命和磨損機理。不過,未來的研究應(yīng)該更加關(guān)注其他因素的影響:
l 通過工廠體系建立磨損標(biāo)準(zhǔn)，基本的刀具磨損開端取決于工廠的產(chǎn)品。
l 使用刀具的類型，向碳素鋼刀具和高速切削刀具。
這對于研究在干和濕的條件下研究影響刀具壽命的因素常數(shù)（C，n）是有用的。這將提高刀具的壽命，因為它也將影響到切削的經(jīng)濟性[24]。
為了確定切削液在選擇磨損標(biāo)準(zhǔn)時所起的作用，不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)常的進給成本在HMS下必須被研究。不同切削標(biāo)準(zhǔn)的刀具壽命常數(shù)在表（3-7）所列的表格中被摘錄和劃分。從圖3-8A/B。圖3-9A/B、圖3-10A/B的常數(shù)（C，n）的價值在表3-8和表3-9中被反映出來。在以后的圖中說明這些參數(shù)和磨損標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。圖3-11描述了‘n’和磨損標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。當(dāng)提高n時磨損標(biāo)準(zhǔn)的變化。
（a） 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（干條件）
（b） 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（濕條件）
圖3-8 KC313在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)下由時間（T）和速度（V）為坐標(biāo)所做的圖形（a）以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（干條件）(b) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（濕條件）
(a) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（干條件）
(b) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（濕條件）
圖3-9 KC732在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)下由時間（T）和速度（V）為坐標(biāo)所做的圖形（a）以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（干條件）(b) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（濕條件）
(a) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（干條件）
(c) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（濕條件）
圖3-10 KC5010在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)下由時間（T）和速度（V）為坐標(biāo)所做的圖形 （a）以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（干條件） (b) 以Log（T）和Log(V)為坐標(biāo)在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下所做的圖形（濕條件）
表3-7 刀具壽命常數(shù)的范圍劃分
表3-8 在三種刀具材料下由‘C’和‘n’所做的磨損標(biāo)準(zhǔn)圖（干條件下）
表3-9 在三種刀具材料下由‘C’和‘n’所做的磨損標(biāo)準(zhǔn)圖（濕條件下）
在這兩種條件下價值能夠得到提高，另外，濕潤條件‘n’的價值要比干燥條件‘n’的價值低，直到磨損標(biāo)準(zhǔn)達到0.38以后，干燥條件的‘n’開始大于濕潤條件的 ‘n’。圖3-11B可以看出‘C’在磨損標(biāo)準(zhǔn)所做的圖形中，在干和濕的條件下磨損標(biāo)準(zhǔn)提高時 ‘C也隨之提高。然而，濕的條件下‘C’的價值要比干的條件下高。這證明在整個切削過程中通過使用冷卻液提高刀具的壽命和提高磨損標(biāo)準(zhǔn)都可以一直的保護切削刀具材料。
接下來，圖3-12A描述了KC732材料在干和濕的條件下‘n’與磨損標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系。磨損價值隨著‘n’的提高而提高。此外，濕曲線要比干曲線高。圖3-12B描述的一個常數(shù)‘C’和磨損價值的比例關(guān)系。然而，濕條件的‘C’曲線比干條件下的曲線高，這表面對于材料KC732來說使用冷卻液是有益處的。更為重要的這有利于提高磨損標(biāo)準(zhǔn)?！瓹’的價值越高，刀具的使用壽命也就變的越高。圖3-13A表明冷卻液對刀具性能的影響。因此?！畁’越高，刀具的使用壽命就越低。圖3-13B可以看出通過使用冷卻液和提高磨損價值可以降低‘C’，這說明刀具在濕潤的條件下，刀具的使用壽命比較短。之前研究的都是材料KC313和材料KC732，提高‘n’就意味著刀具的壽命將被縮短。然而。大幅度的提高濕曲線‘C’超過干曲線‘C’的補償下降，KC313和KC732的使用壽命將延長。與次相反。KC5010對此正好相反。圖3-14A和圖3-14B是沒有被碳包裹的情況（KC313）。他表面了在干和濕的切削條件下不同磨損標(biāo)準(zhǔn)的切削速度的價值的關(guān)系。
（a） n與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
（b） （b）C與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
圖3-11 KC313的以泰勒常數(shù)與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（a）n與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）(b) C與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
(a) n與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
(b) C與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
圖3-12 KC732的以泰勒常數(shù)與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（a）n與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）(b) C與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
(a) n與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
(b) C與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
圖3-13 KC5010的以泰勒常數(shù)與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（a）n與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）(b) C與磨損標(biāo)準(zhǔn)為坐標(biāo)建立的關(guān)系圖（干和濕條件下）
這兩個條件表明當(dāng)磨損標(biāo)準(zhǔn)增加的同時機床的成本下降。盡管如此，當(dāng)成本增加的速度達到再增加就叨叨最佳時。圖3-15A和圖3-15B是由磨損標(biāo)準(zhǔn)在（0.4-0.6毫米）時，干和濕條件下經(jīng)濟性的比較。干切削的最佳切削速度是90米/分而濕切削的最佳切削速度是120米/分。
在圖3-16A和圖3-16B中列出了在干和濕的條件下含有KC732涂層的速度與成本的函數(shù)關(guān)系。再次，當(dāng)磨損標(biāo)準(zhǔn)增加的時候，成本下降。此外，干切削的最佳切削速度是260米/分，而濕切削的最佳切削速度是360米/分。這表面冷卻液對這種材料很重要，它不僅可以降低成本，而且還可以提高生產(chǎn)率。
。
圖3-17A和圖3-17B概括了在干和濕的條件下，對涂有TIALN的材料KC5010的切削速度和成本之間的關(guān)系。當(dāng)切削速度提高時，切削成本也隨之提高，當(dāng)磨損標(biāo)準(zhǔn)提高，切削成本下降。在這兩種切削條件下，最佳的切削成本是在速度最低達到210米/分的時候。
圖3-18A和圖3-18B描述的是在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)和不同的切削條件下KC732和KC5010的切削成本的比較。它可以明確地反映出對于KC732來說，冷卻液可以延長刀具的壽命。切削速度從260米/分到360米/分為最佳的切削速度。不過，對于KC5010來說在高速加工的情況下冷卻液可以使它的刀具壽命降低而且使切削成本提高。從上面這些數(shù)據(jù)可以看出對于KC732來說，在速度為210米/分-310米/分的速度范圍內(nèi)干切削要比濕切削的經(jīng)濟效率高。當(dāng)速度達到310米/分是效率最高。對于切削材料KC5010來說在干條件下速度為210米/分時切削成本有效。因此，不管KC732的成本，它的磨損都遠遠的超過沒有處理的KC313和KC5010。表3-10總結(jié)了干和濕條件下的最佳切削速度和最佳的切削成本。
圖3-19A和圖3-19B列出的是沒有經(jīng)過處理的KC313在干和濕的條件下，不同的切削速度下切削成本和磨損標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系。圖3-20A和圖3-20B列出了處理后的KC732在干和濕的條件下的磨損標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。圖3-21A和圖3-21B列除了KC5010在干和濕的條件下的磨損標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。曲線表面在切削速度相同的條件下，增加磨損標(biāo)準(zhǔn)，切削成本下降。
在圖3-22A表明在濕的條件下改變KC313的性能要比在干的條件下改變其性能使刀具的壽命降低。在圖3-22B可以看出KC732和KC5010經(jīng)過表面處理后的結(jié)果和側(cè)面的磨損情況。這清楚的表明在濕潤的條件下KC372表面涂TIN-TICN-TIN要比在干的條件下效果明顯。在濕的條件下對KC5010表面涂TIALN會減少它的刀具壽命。最后，KC732在所有條件下它的切削性能都要遠遠的超過KC5010。
(a) 在不同磨損標(biāo)準(zhǔn)下，切削速度與成本的關(guān)系圖干切削條件下）
（b）在不同磨損標(biāo)準(zhǔn)下，切削速度與成本的關(guān)系圖（濕切削條件下）
圖3-14 KC313的速度與切削成本的變化 （a）在不同磨損標(biāo)準(zhǔn)下，切削速度與成本的關(guān)系圖（干切削條件下） (b) 在不同磨損標(biāo)準(zhǔn)下，切削速度與成本的關(guān)系圖（濕切削條件下）
(a) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米時，成本與切削速度的關(guān)系圖
(a) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.6毫米時，成本與切削速度的關(guān)系圖
圖3-15 以成本和速度為坐標(biāo)軸，在干和濕兩種情況下分別在兩種磨損標(biāo)準(zhǔn)下的比較。 （a）在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米時，成本與切削速度的關(guān)系圖 (b) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.6毫米時，成本與切削速度的關(guān)系圖
(a) 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（干條件下）
(b) 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖濕條件下）
圖3-16 KC732的切削速度和成本的關(guān)系圖 （a）在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（干條件下）(b) 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（濕條件下）
(a) 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（干條件下）
(b) 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（濕條件下）
圖3-17 KC5010的切削速度和成本的關(guān)系圖 （a）在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（干條件下）(b) 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，切削速度和成本的關(guān)系圖（濕條件下）
(a) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米的情況下，成本和速度的關(guān)系圖
(b) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.6毫米的情況下，成本和速度的關(guān)系圖
圖3-18 在不同的磨損標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對KC732和KC5010的切削成本的比較。（a）在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米的情況下，成本和速度做出的關(guān)系圖 (b) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.6毫米的情況下，成本和速度做出的關(guān)系圖
表3-10 在相同的磨損標(biāo)準(zhǔn)時，三種刀具材料的比較
（a） 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（干條件下）
（b） 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（濕條件下）
圖3-19 KC313 磨損標(biāo)準(zhǔn)和成本的關(guān)系圖（a）在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（干條件下）(b) 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（濕條件下）
(a) 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（干條件下）
(b)在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（濕條件下）
圖3-20 KC732 磨損標(biāo)準(zhǔn)和成本的關(guān)系圖（a）在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（干條件下）(b) 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（濕條件下）
(a) 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（干條件下）
(b) 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（濕條件下）
圖3-21 KC5010 磨損標(biāo)準(zhǔn)和成本的變化圖 （a）在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（干條件下）(b) 在不同的切削速度下，磨損標(biāo)準(zhǔn)與切削成本的關(guān)系圖（濕條件下）
(a) KC313在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米的情況下刀具的壽命圖（干和濕）
（b）在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米的情況下，KC732和KC5010的刀具壽命圖（干和濕）
圖3-22 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4 毫米，干和濕條件下，刀具壽命的比較（a）KC313在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米的情況下刀具的壽命圖（干和濕）(b) 在磨損標(biāo)準(zhǔn)為0.4毫米的情況下，KC732和KC5010的刀具壽命圖（干和濕）
在實驗測試的速度范圍內(nèi)，分別在干和濕的情況下，對刀具材料重新進行測試。結(jié)果提出了不經(jīng)過熱處理的KC313，表面涂有TIALN的KC5010和KC732。從圖3-23A和圖3-23B可以看出KC313在切削速度分別為100米/分、160米/分的情況下，理論和實驗的結(jié)果。理論和實驗結(jié)果的一致表明了泰勒公式在刀具壽命預(yù)言中是正確的。圖3-24A和圖3-24B表明KC5010在理論和實驗中的結(jié)果，在速度為280米/分和速度為390米/分的情況下完全的一致被證明。KC732的理論和實驗的數(shù)據(jù)在速度分別為280米/分和390米/分的情況下在圖3-25A和圖3-25B中被證明。本節(jié)介紹樣本結(jié)果與其他數(shù)字列入附錄
（a） 速度為100米/分的情況下KC313理論和實驗的關(guān)系圖
（b） 速度為160米/分的情況下KC313理論和實驗的關(guān)系圖
圖3-23 在不同速度的情況下KC313分別在干和濕時理論和實驗的結(jié)果（a）速度為100米/分的情況下KC313理論和實驗的關(guān)系圖 (b) 速度為160米/分的情況下KC313理論和實驗的關(guān)系圖
(a) KC5010在速度為280米/分的情況下理論和實驗的關(guān)系圖
(b) KC5010在速度為390米/分的情況下理論和實驗的關(guān)系圖
圖3-24 KC5010在不同的速度情況下，分別在干和濕時理論和實驗的關(guān)系（a）KC5010在速度為280米/分的情況下理論和實驗的關(guān)系圖(b) KC5010在速度為390米/分的情況下理論和實驗的關(guān)系圖
(a) KC732在速度為280米/分時理論和實驗的關(guān)系圖
(b) KC732在速度為390米/分時理論和實驗的關(guān)系圖
圖3-25KC732在不同的速度情況下，分別在干和濕時理論和實驗的關(guān)系（a）KC732在速度為280米/分時理論和實驗的關(guān)系圖(b) KC732在速度為390米/分時理論和實驗的關(guān)系圖