常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析
影响刀具磨损的原因分析及改善措施
影响刀具磨损的原因分析及改善措施作者：杨启鹏来源：《活力》2009年第17期在金属切削过程中,刀具在高温条件下,受到工件、切削的摩擦作用,使刀具材料逐渐被磨耗或出现破损。
当刀具磨损达到一定程度时,容易引起震动、啸音、切削形态和颜色的改变,加工精度和表面光洁度下降,切削力和动力消耗随之增加。
所以研究刀具磨损原因,防止刀具过早、过多磨损以及如何延长刀具使用寿命,这是影响生产效率、加工成本和加工质量的一个重要课题。
刀具磨削时有以下几种磨损机理。
(1)磨粒磨损:在工件材料中存在着碳化物、氧化物和氮化物等硬质点。
在铸、锻工件表面上存在着硬的夹杂物和切屑、加工表面上粘着硬的积屑残留片,这些硬质点在切削时如同“磨粒”对刀具表面摩擦和刻划作用致使切削刃刀面磨损。
磨粒磨损时一种“机械摩擦”性质磨损,时高速钢磨损的主要原因。
(2)相变磨损:工具钢刀具在较高速度切削时,由于切削温度升高,使刀具材料产生相变,硬度降低,若继续切削,会引起前面塌陷和切削刃卷曲。
硬质合金刀具在高温(>900℃)、高压状态下切削也会因产生塑性变形而失去切削性能。
因此,相变磨损是一种“塑性变形”破损。
(3)黏结磨损:黏结磨损亦称冷焊磨损。
当刀具材料与工件材料产生黏结时,两者长生相对运动对黏结点产生剪切破坏,将刀具材料黏结颗粒带走所致。
刀面与工件间产生黏结是由于刀面上存在着微观不平度,并在一定温度条件下,刀具前面黏结着机械瘤刀面硬度降低与工件材料黏结及工件与工具元素间亲和造成的。
在高温高压作用下刀具表面层材料性能变化,当工件与刀具产生相对运动时,刀具材料的黏结颗粒被带走而形成了黏结磨损。
(4)扩散磨损:扩散磨损是在高温作用下,使工件与工具材料中合金元素相互扩散置换造成的。
如:硬质合金中的钨原子和碳原子向切屑扩散,切屑中铁、碳原子向刀具扩散,从而改变刀具表面材料,减低了刀具的硬度和耐磨性从而造成刀具磨损。
(5)化学磨损:化学磨损是在一定温度下,刀具材料与某些周围介质(如空气中的氧,切削液中的极压添加剂硫、氯等)起化学作用,在刀具表面形成一层硬度较低的化合物,而被切屑带走,加速刀具磨损;或者因为刀具材料被某种介质腐蚀,造成刀具磨损。
刀具破损的主要形式及其产生的原因有以下几个方面
刀具破损的主要形式及其产生的原因有以下几个方面(1)后刀面磨损后刀面磨损是由机械交变应力引起的出现在刀具后刀面上的摩擦磨损。
如果刀具材料较软，刀具的后角偏小，加工过程中的切削速度偏高，进给量太小，都会造成刃具后刀面的磨损过量，并由此使得加工表面的尺寸和精度降低，增大切削中的摩擦阻力。
因此应该选择耐磨性较高的刀具材料，同时降低切削速度，加大进给量，增大刀具后角。
如此才能避免或减少刀具后刀面磨损现象的产生。
(2)边界磨损主切削刃上的边界磨损常发生于与工件的接触面处。
主要原因是工件表面硬化、微信公众号：hcsteel锯齿状切屑造成的摩擦。
解决措施是降低切削速度和进给速度，同时选择耐磨刀具材料，并增大刀具的前角，使切削刃锋利，(3)前刀面磨损前刀面磨损是在刀具的前刀面上由摩擦和扩散导致的磨损。
前刀面磨损主要由切屑和工件材料的接触，以及对发热区域的扩散引起。
另外刀具材料过软，加工过程中切削速度较高，进给量较大，也是前刀面磨损产生的原因。
前刀面磨损会使刀具产生变形、干扰排屑、降低切削刃的强度。
应该采用降低切削速度和进速度，同时选择涂层硬质合金材料，来达到减小前刀面磨损的目的。
(4)塑性变形塑性变形是切削刃在高温或高应力作用下F产生的变形。
切削速度和进给速度太高以及工件材料中硬点的作用，刀具具材料太软和切削刃温度较高等现象，都是产生塑性变形的主要原因。
塑性变形的产生会影响切屑的形成质量，并导致刀具崩刃。
可以通过采取降低切削速度和进给速度，选择耐磨性高和导热性能好的刀具材料等措施，达到减少塑性变形的目的。
(5)积屑瘤积屑瘤是指工件材料在刀具上的黏附物质积屑瘤的产生会大大降低工件表面的加工质量，会改变切削刃的形状并最终导致切削刃崩刃。
采取的对策是提高切削速度，选择涂层硬质合金或金属陶瓷等刀具材料，并在加工过程中使用冷却液。
(6)刃口剥落刃口剥落是指切削刃口上出现一些很小的缺口，非均匀的磨损。
主要由断续切削、切屑排除不畅等原因造成。
常见的刀具磨损的形式及应对措施
常见的刀具磨损的形式及应对措施
1、擦伤磨损
当后面有相当厉害的条状磨损发生时，采纳细粒子料子的刀具，而且要经过高温淬火来加强其硬度和强度。
这儿推举含微量碳化钽。
2、月牙洼磨损
当前面有相当厉害的凹状磨损发生时，应考虑高温时的扩散和
强度，推举使用碳化钛、碳化钽含量高的料子。
3、崩刃
刀后面有细小的碎粒落下时，再认真地研磨刀尖，对切削刃也
要进行珩磨，可以大幅度地削减碎屑。
对于那些在加工时需要采纳大的前角的料子（譬如说软钢）。
4、热龟裂
当前面或者后面产生严重的裂缝时，推举使用热传导性能好、
不易产生热疲乏的M系列用途料子。
5、缺口
刀具监控系统沿着刀刃产生比较大的缺口时，为了加强切削刃
的耐撞击性，将前角向负的方向修正，假如更改刀刃形状也无效果是，选择韧性高的料子。
6、异常碎屑
由于发热而在刀刃上产生严重的缺口时，可降低切削速度，或
者使用耐高温的料子。
7、积屑瘤的剥离
很多场合下，在前面或者后面去除积屑瘤时，会发生切削刃被
剥离的现象。
这种情况下要选择大的前角，或者提高切削速度。
假如以上措施不见效，选择钴含量较高的料子。
还有在提高切
削速度的情况下可选择以碳化钛为重要成分的陶瓷合金系列的料子。
＊后对各种方法进行比较后再选定。
8、塑性变形
对于切削中由于高热而产生的刀刃塑性变形，可选择钴含量低的、高温时强度高的料子。
9、成片剥离
由于切削中的振动，工件料子产生弹性变形，在前面显现剥离
现象，此时可选择钴含量高的、韧性好的料子。
切削过程刀具磨损分析与刀具寿命预测
切削过程刀具磨损分析与刀具寿命预测引言切削加工是制造业中常见的加工方法之一，它通过刀具与工件之间的相对运动，将工件上的材料去除，从而达到加工的目的。
然而，在切削加工过程中，刀具的磨损是不可避免的现象，它直接影响着工件的加工精度和切削质量。
因此，研究切削过程中刀具的磨损分析与刀具寿命预测，对提高生产效率和降低成本具有重要意义。
一、刀具磨损的分类与原因刀具磨损可以分为刀尖磨损、侧刃磨损、刀柄磨损等多种类型。
不同类型的磨损会导致刀具的不同失效形式。
刀尖磨损主要是由于切削过程中刀尖与工件间的摩擦，而侧刃磨损则是由于侧面刀刃与工件间的切削力引起的。
刀具磨损的原因主要有以下几点：一是切削过程中的高温对刀具材料的影响，高温会使刀具材料的硬度降低，导致刀具易于磨损；二是切削液的作用，切削液能够减少刀具与工件之间的摩擦，减缓刀具的磨损速度；三是工件材料的硬度与表面粗糙度，硬度大和表面粗糙度大的工件会加剧刀具的磨损。
二、刀具磨损分析的方法刀具磨损分析是通过对刀具表面形貌和材料组织的观察，结合工件的加工状态和磨损特征，来确定刀具的磨损情况和失效形式。
刀具磨损分析的方法有很多，下面介绍两种常用的方法。
一种方法是光学显微镜观察法，通过放大刀具表面的形貌，可以观察到切削留痕、磨损痕迹等磨损特征。
这种方法简单易行，但只能观察到表面的磨损情况，不能深入了解刀具内部的磨损程度。
另一种方法是电子显微镜分析法，通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面的形貌和微观结构，可以直观地观察到刀具的磨损情况，同时还可以对刀具的失效机理进行深入研究。
这种方法具有高分辨率、观察范围广等优点，但需要专业的设备和技术支持。
三、刀具寿命预测的方法刀具寿命预测是指在切削过程中，通过对刀具的磨损特征和工件的加工状态进行实时监测和分析，以确定刀具的寿命和更换时机。
刀具寿命预测的方法有很多，下面介绍两种典型的方法。
一种方法是基于经验公式的预测方法，根据生产实践和经验总结出的刀具寿命公式，结合刀具的使用状态和磨损情况，来估计刀具的剩余寿命。
刀具磨损报告作业指导
刀具磨损报告作业指导引言概述：刀具磨损是制造业中常见的问题，它直接影响着生产效率和产品质量。
为了及时识别和解决刀具磨损问题，制定刀具磨损报告作业指导是必要的。
本文将从刀具磨损的定义、原因、检测方法、解决方案以及预防措施等方面进行详细阐述。
一、刀具磨损的定义1.1 刀具磨损的概念：刀具磨损指的是刀具表面与工件接触时，由于摩擦和热量的作用，刀具表面逐渐磨损、磨蚀的过程。
1.2 刀具磨损的分类：刀具磨损可分为刀尖磨损、刀脚磨损和刀片磨损等多种类型。
1.3 刀具磨损的影响：刀具磨损会导致切削力增加、加工表面质量下降、加工精度降低等问题，从而影响生产效率和产品质量。
二、刀具磨损的原因2.1 切削温度过高：高速切削时，由于切削温度过高，刀具表面易于磨损。
2.2 切削速度过快：过高的切削速度会导致刀具表面的磨损加剧。
2.3 切削材料不匹配：切削材料与工件材料不匹配时，易导致刀具磨损。
三、刀具磨损的检测方法3.1 目视检测法：通过观察刀具表面的颜色、光泽等变化，判断刀具是否磨损。
3.2 量测检测法：采用显微镜、测微计等工具，测量刀具表面的磨损量。
3.3 动态监测法：利用传感器等设备，实时监测刀具的磨损情况。
四、刀具磨损的解决方案4.1 刀具润滑：合理选择切削液，提供良好的润滑和冷却效果，减少切削温度，降低刀具磨损。
4.2 刀具涂层：采用合适的刀具涂层，能够有效增加刀具的硬度和耐磨性，延长刀具使用寿命。
4.3 切削参数优化：合理调节切削速度、进给量和切削深度等参数，减少刀具磨损。
五、刀具磨损的预防措施5.1 定期维护：定期对刀具进行清洁、润滑和检查，及时更换磨损严重的刀具。
5.2 刀具贮存：正确存放刀具，避免刀具之间的相互碰撞和受潮等问题，保证刀具的质量。
5.3 刀具选择：根据工件材料和加工要求，选择合适的刀具材料和结构，提高刀具的耐磨性和切削效率。
结论：刀具磨损是制造业中常见的问题，但通过正确的刀具磨损报告作业指导，可以及时识别和解决刀具磨损问题。
刀具磨损原因及状况分析
刀具磨损原因及状况分析
(一)俱磨损的原因
于摩擦力的存在,加之金属切削过程中释放热能,被切金属层在刀具的切削刃和前刀面的推挤作用之下会铲生形,如此造成刀具滑移,从而变成切屑。
因刀具前刀面与切屑、具后面与工件已加工表面的摩擦,仍具在切削的过程中产生磨损。
高温同样在一定程度上影响了踌命:刀具在很高的切削温度下进行工作,刀刃材料容易变软,更加剧了俱切削部分的磨损。
当工件材料不同、切削用量不同时,具的磨损形式也不同。
(二)前刀面磨损
在使用刀具切削塑性材料时,刀具前面会因为切削厚度较大而受热量增加，励增大,刀具的前面被磨损,就会形成坑状磨损。
这些坑状磨损在切削过程中,逐渐加深变宽,并向刃方向扩展。
这样便容易导致崩刃。
所以,在切削塑性材料时,要刀具破损是在刀具的前面。
(三)后刀面磨损
反之,在切削塑性较低的材料时,切削深度较小,速度较低,具前面受的压励和摩擦不大.出现积屑瘤的可能性小。
这时刀具后面屿工件表面的摩擦较大，所以刀具的磨损主要在刀具后面。
切削脆性材料时,前面的温度不高,主要的磨损也在刀具的后面。
(四)前后共同磨损
进给量和切削速度都在中等时,俱会同时遭受前面的坑状磨损和主后面的磨损,共同造成崩刃。
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浅析金属切削过程中的刀具磨损及其影响因素
浅析金属切削过程中的刀具磨损及其影响因素刀具磨损对切削加工的效率、质量和成本有着直接的影响。
本文从刀具磨损的形式、刀具磨损的过程及影响刀具磨损的因素三个方面对切削加工中的刀具磨损做了分析和阐述。
标签：金属切削；刀具磨损；影响因素在切削过程中，刀具在高温、高压的条件下工作，刀具与切屑、工件之间产生了剧烈的挤压与摩擦，切削刃由锋利逐渐变钝以致于失去了正常的切削能力，这就是刀具的磨损。
刀具的磨损对切削加工的效率、质量和成本有直接的影响。
刀具磨损程度超过允许值后，必须及时刃磨或更换，以免引起振动并使加工质量下降。
一、刀具磨损的形式刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损。
正常磨损是指刀具在正常的切削过程中逐渐产生的磨损。
非正常磨损是指切削过程中突然或过早产生的损坏现象，如脆性破损（崩刃、剥落、碎裂）、卷刃等。
正常磨损主要有以下几种形式：1.后面磨损切削脆性金属材料时，或以较低的切削速度、较小的进给量切削塑性金属材料时，常会发生这种磨损。
此条件下前面上的压力和摩擦力不大，温度较低，这时磨损主要发生在后面。
磨损使切削刃附近的后面上磨出后角为零的小棱面，或形成一些不均匀的沟痕。
后面磨损是切削中最常见的磨损形式。
2.前面磨损以较高的切削速度和较大的进给量切削塑性金属材料时，常会发生这种磨损。
此条件下切屑对前面的压力大，摩擦剧烈，温度高，使前刀面上近切削刃处磨出一月牙洼，此区域是切削温度最高的地方，磨損最严重。
月牙洼扩大到一定程度，刀具就会崩刃。
3.前、后面同时磨损以中等切削速度和中等进给量切削塑性金属材料时，常会发生这种磨损。
刀具上同时出现前面磨损和后面磨损。
二、刀具的磨损过程在正常的切削中，刀具的磨损量随切削时间的增加而逐渐扩大，由于刀具磨损中总会带有后面磨损，因此，可以用后面的磨损过程来反映刀具的磨损过程。
如图1所示，后面的磨损过程可分为三个阶段：1.初期磨损阶段（Ⅰ段）由于新刃磨后的切削刃和刀面上微观不平，峰顶棱角突出，因此后面与加工表面和切屑的实际接触面小，压强很大，所以磨损较快。
金属加工中的刀具磨损预测与优化
金属加工中的刀具磨损预测与优化一、前言金属加工的核心是切削，而切削中刀具的磨损状况直接影响加工效率和加工精度。
因此，对刀具磨损的预测和优化至关重要。
本文将从刀具磨损原因、磨损预测方法以及磨损优化的几个方面进行阐述。
二、刀具磨损的原因在金属加工中，刀具磨损主要有以下三种形式：1.切削力过大：切削力过大会导致刀具表面压力过大而引起刀具表面的疲劳破坏，这种磨损形式称为疲劳磨损。
2.热破坏：由于工件和切削刃之间的摩擦，加工过程中会集中产生大量的热能，长时间的高温作用会导致刀具表面硬化层、涂层等失效，称为热破坏。
3.化学作用：金属材料存在着与切削液中化学物质相互作用的现象，导致刀具表面的化学反应，称为化学磨损。
以上三种磨损形式往往同时存在，但其中的主要磨损形式不同，因此需要根据不同类型的刀具和不同的加工情况，选择不同的刀具材料和涂层材料来减轻刀具磨损。
三、刀具磨损预测方法在金属加工中，刀具磨损的预测主要有以下两种方法：1.经验公式法：根据切削力和加工时间推算出刀具的寿命。
但由于不同材料、涂层和加工情况下的刀具磨损情况不同，因此该方法的精度较低，仅适用于简单工艺的加工。
2.仿真模拟法：根据实验测量和物理数学模型的建立，在计算机环境下，通过模拟模型来预测刀具的寿命。
该方法可以精确计算切削刃的接触应力、表面温度、塑性变形等磨损情况，但需要大量的输入数据和高超的数学模型知识。
四、刀具磨损优化为了提高金属加工的加工品质和加工效率，需要进行刀具磨损的优化措施。
以下是刀具磨损优化的几个方向：1.优化刀具前角和后角：刀具前角和后角主要影响切削角度以及切削刃与工件表面的接触情况，优化可以降低刀具的摩擦力和切削力，减缓刀具的磨损。
2.优化刀具涂层：涂层可以有效的降低磨损和提高切削寿命。
常见的涂层有氮化、碳化、氧化和多层复合涂层等。
3.优化刀具冷却方式：切削液的喷射和刀具的冷却可以降低切削温度，缓解刀具的热破坏。
4.优化加工参数：通过优化切削速度、切削深度和进给量等参数，可以有效的降低刀具的切削力和磨损程度。
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常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析1引言从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。
目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。
高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。
研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。
因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。
陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。
先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。
目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。
本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。
2高速切削刀具的磨损形态高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。
后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。
后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。
微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。
通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
边界磨损发生在刀具后刀面的刀?工接触边缘处，形状通常为一狭长沟槽，因此也称为沟槽磨损。
高速切削不锈钢、高温合金（如Inconel718）时刀具容易发生边界磨损，其原因是工件表面的加工硬化使刀? 工接触边界的工件材料硬度最高。
加工外圆时，刀?工接触边界的切削速度最高，因此也容易形成边界磨损。
此外，用陶瓷刀具高速切削铸铁时也容易发生边界磨损。
片状剥落多发生在刀具的前、后刀面上，其原因是刀?屑或刀?工接触区的接触疲劳或热应力疲劳所致。
当剥落很小时，被认为是磨损；但在很多情况下，由于疲劳裂纹源距刀具表面具有一定深度，裂纹扩展后所形成的剥落块往往大于刀具的磨损限度，一旦发生剥落，即可使刀具失效，形成剥落破损。
陶瓷刀具端铣钢和铸铁时，前刀面上经常出现贝壳状剥落；涂层刀具因涂层材料与基体材料粘结强度不够也易发生剥落。
前刀面月牙洼磨损最常出现在塑性金属的高速切削加工中。
塑性变形多发生在切削温度较高而刀具红硬性较差的切削条件下，超硬刀具材料在切削速度很高时也可能发生塑性变形现象。
3高速切削刀具的磨损机理在高速切削加工中，与普通切削加工类似，也存在两个摩擦副：前刀面与切屑间的摩擦副和后刀面与已加工表面间的摩擦副。
其中，前者影响刀具前刀面的磨损，后者影响刀具后刀面的磨损，前、后刀面的磨损均影响刀具寿命。
但与普通切削相比，高速切削时刀具与工件的接触时间减少，接触频率增加，切削过程中产生的热量更多向刀具传递，因此其磨损机理与普通切削有很大区别。
（1）陶瓷刀具陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性能及高温力学性能优良、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点。
陶瓷刀具的最佳切削速度通常可比硬质合金刀具高3～10倍，适用于高速切削钢、铸铁及其合金等。
陶瓷刀具用于高速切削时，切削温度可高达800～1000℃甚至更高，切削压力也很大。
因此，陶瓷刀具的磨损是机械磨损与化学磨损综合作用的结果，其磨损机制主要包括磨料磨损、粘结磨损、化学反应、扩散磨损、氧化磨损等。
陶瓷刀具的磨损与切削条件密切相关，在高速切削时以高温引起的粘结磨损、化学反应、氧化磨损和扩散磨损为主。
Al2O3基陶瓷刀具在连续高速切削钢件时，其磨损机制主要为伴有微崩刃的磨料磨损和粘结磨损；而在高速切削铸铁时，磨损机制主要为磨料磨损。
用Al2O3/SiCw陶瓷刀具高速加工Inconel718高温合金时，刀具的主要磨损机制为粘结磨损、化学反应和扩散磨损，因此用Al2O3/SiCw陶瓷刀具加工Inconel718时必须使用切削液（含氯化石蜡的切削液效果更好）。
用Al2O3/ZrO2和Al2O3/TiCN 陶瓷刀具加工AISI4337钢时，前刀面与后刀面的磨损机理有所不同：化学反应及塑性变形是前刀面磨损的主要原因；后刀面的磨损机理则是陶瓷颗粒间发生断裂，导致陶瓷颗粒脱落所致。
Al2O3/TiB2陶瓷刀具加工高强钢和淬硬钢时具有较好的耐磨性，且刀具的耐磨性能随着TiB2含量的增加而增强。
Al2O3基陶瓷刀具在高速切削时，刀具表层有时会发生塑性变形现象，这是由于Al2O3与FeO（钢表面氧化产物）或MgO（陶瓷添加剂）反应形成了尖晶石结构，或者是Al2O3与SiO2、CaO作用形成了低熔点、低硬度的化合物。
Si3N4基陶瓷刀具高速切削铸铁时的主要磨损机制为化学磨损。
虽然化学磨损本身在陶瓷刀具的总磨损量中所占比例一般并不大，但化学作用可使机械磨损的程度大大加剧，如化学溶解及扩散作用会引起陶瓷表面强度减弱，加剧刀具与工件间的粘结，从而导致严重的粘结磨损和微观断裂磨损。
切削钢件时，Si3N4陶瓷刀具的磨损主要与刀具和工件间的化学作用有关，由于Si3N4颗粒的化学溶解及不断被从玻璃相中拔出，使Si3N4陶瓷刀具表现出很高的磨损率。
Si3N4陶瓷刀具高速切削钢件时的高磨损率主要可归因于以下两种因素：①Si3N4氧化而在刀具表面形成的SiO2层不断被磨去；②SiO2与工件表面的FeO形成低熔点的共晶混合物。
2）立方氮化硼刀具立方氮化硼（CBN）是氮化硼的致密相，聚晶立方氮化硼（PCBN）则是由CBN微粉与少量粘结相（Co，Ni或TiC、TiN、Al2O3）在高温高压下烧结而成。
PCBN 组织中各微小晶粒呈无序排列状态，因此PCBN硬度均匀，无方向性，具有一致的耐磨性和抗冲击性，并有很高的硬度和耐热性（1300～1500℃）、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数，而且PCBN与Fe族元素亲和性很低，因此它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。
PCBN的CBN含量、晶粒尺寸、粘结相等均会影响其性能：CBN含量越高，PCBN的硬度和导热性也越高；CBN晶粒尺寸越大，其抗破损性越弱，刀刃锋利性越差；采用金属材料Co、Ni作为粘结相时，PCBN有较好的韧性和导电性，采用陶瓷材料作为粘结相时则具有较好的热稳定性。
PCBN刀具高速切削铸铁时主要发生化学磨损，导致前刀面出现月牙洼磨损。
试验证明，通过改变CBN含量和刀具几何参数，以降低切削温度和减小刀?屑接触长度（时间），可减小化学磨损速率，避免前刀面月牙洼磨损。
一般认为，CBN刀具的磨损是由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和而引起的，即其磨损机制主要包括：①氧化磨损和相变磨损。
CBN刀具高速切削时的平均切削温度可达1000～1200℃，在此高温下，即使在常压和空气气氛中也足以使CBN刀具刀尖区产生氧化、放氮甚至相变。
而CBN刀具一经氧化和相变即会丧失其切削能力。
②粘结磨损。
在一定压力和高温条件下，刀尖与被加工材料接触区随着切屑不断流出，双方均不断裸露出新的表面。
尽管CBN对Fe族元素有较高化学惰性，但对其它元素并非如此，当条件适合时，会使CBN活性增加、惰性降低，随着与合金元素的亲和倾向不断增加，将导致出现粘结磨损。
这种磨损一般表现为微粒脱落，当刀尖区温度高达1200℃左右时，局部CBN 颗粒将呈现“半熔化”状态，从而使粘结磨损大大加剧。
③摩擦磨损。
工件与刀具之间的高速相对运动会使CBN刀具发生摩擦磨损。
④颗粒剥落与微崩刃。
由于CBN刀具是由无数细小的CBN颗粒构成，颗粒之间呈晶界间的精细裂纹连接，且存在不均匀的内应力，因此当高温切屑流摩擦刮研CBN刀尖时，会因工件材料硬度不均或存在硬质点所产生的微冲击而造成CBN颗粒脱落或产生微崩刃。
造成CBN刀具磨损的上述多种因素并非只是独立存在、单独作用，而是相互影响、共同加剧，如氧化磨损和相变磨损必然伴随着粘结磨损，并出现摩擦磨损、剥落磨损和微崩磨损。
（3）金刚石刀具金刚石材料可分为天然金刚石和人造金刚石。
天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。
近年来开发的多种采用化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术使天然金刚石刀具的制造变得相对容易，从而使天然金刚石刀具在超精密镜面切削领域得到广泛应用。
20世纪50年代实现了利用高温高压技术人工合成金刚石粉后，70年代制造出了金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石（PCD）刀具。
PCD晶粒呈无序排列状态，不具方向性，因而硬度均匀。
PCD刀具具有高硬度（8000～12000HV）、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数，刀刃非常锋利，可高速切削加工各种有色金属和耐磨性极强的高性能非金属材料，如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。
目前正在研究和开发的化学气相沉积（CVD）金刚石主要有两种形式：一种是在基体上沉积厚度小于30μm的薄层膜（CVD薄膜）；另一种是沉积厚度达1mm的无衬底金刚石厚层膜（CVD厚膜）。
三种主要的金刚石刀具材料PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石的性能比较结果为：PCD的焊接性、机械磨削性和断裂韧性最高，抗磨损性和刃口质量居中，抗腐蚀性最差；CVD厚膜的抗腐蚀性最好，机械磨削性、刃口质量、断裂韧性和抗磨损性居中，可焊接性最差；人工合成单晶金刚石的刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最好，焊接性、机械磨削性和断裂韧性最差。
目前，金刚石刀具是高速切削（2500～5000m/min）铝合金较理想的刀具材料，但在高速切削钢铁及其合金时却磨损较快，其磨损机理主要是由于碳与铁具有较大亲和作用，尤其在高温下金刚石易与铁发生化学反应，因此它不适于切削钢铁及其合金材料。
（4）金属陶瓷刀具金属陶瓷（即TiC（N）基硬质合金）的主要成分为TiC（碳化钛）、TiN（氮化钛）和TiCN（碳氮化钛）等。
TiC（N）基硬质合金包括具有高耐磨性的TiC+Ni（或Mo）合金、具有高韧性的TiC+WC+TaC+Co合金、以TiN为主体的强韧合金和TiCN+NbC高强韧合金等。
与WC硬质合金相比，金属陶瓷的硬度、强度、韧性、抗塑性变形和抗崩刃性能等均有显著改善，尤其是高温强度、高温硬度、导热性、抗氧化性和抗热震性能得到提高，与钢的亲和力小，摩擦系数小，抗月牙洼磨损和抗粘结能力强，现已发展成为独立系列的一类刀具材料。