刀具磨损、破损与耐用度必考知识范例
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刀具磨损、破损和使用寿命(刀具耐用度
•
刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；
• 接触压力非常大；
• 接触表面的温度很高；
磨料磨损
冷焊磨损 刀具磨损形式： 扩散磨损 氧化磨损 热电磨损（扩散磨损一种）
§ 6-2刀具磨损过程及磨钝标准
6.2.1刀具磨损过程（后刀面磨损值VB随时间延长而增大）
刀具磨损过程分为三个阶段:
①初期磨损阶段（OA段）
切削时间T
图6-11刀具磨损曲线
3）在双对数坐标上是一直线（在一定速度范围内)
lg vc = - m lg T + lg A
m = tg φ
A为当 T=1s （min）时纵坐标截距
泰勒公式 （6-4）
vc =A /Tm
或：
T= C1 /vcz
（z =1/m）
A— 与工件材料有关的系数 m— 切削速度对刀具使用寿命的影响程度
Cv T 1/ m 1/ n 1/ p vc f a p
※ 当用硬质合金车刀切削碳钢时，切削用 量与刀具的经验公式为
T
Cv v f
5 c 1.75 0.75 p Nhomakorabeaa
式中 C——与工件材料、刀具材料和其他条件 v 有关的常数。
※ 切削用量中切削速度对刀具使用寿命 T 影响最大；其次是进给量；切削深度影 响最小。
6.1.2后刀面磨损 6.1.3前、后刀面同时磨损
a)后刀面磨损
b)前刀面磨损 hd > 0.5mm
c)前、后刀面 同时磨损 0.1mm< hd <0.5mm
hd <0.1mm
图1 – 24 刀具磨损的形式
★刀具磨损原因 刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用 的综合结果。 ★刀具磨损特点（状态）
刀具磨损、破损与使用寿命
（2）正常磨损阶段（II段） 随着切削时间增长，磨损量以均匀缓慢 的速度加大。这是由于经过I段后，接触面增大，压强减小所致。这一正常 磨损阶段是刀具工作的有效阶段。直线AB的斜率代表磨损的程度（单位时 间内磨损量称为磨损强度），该强度近似为常数，这是比较刀具切削性能 的重要指标之一。
（3）急剧磨损阶段（III段） 磨损量达到一定数值后，磨损急剧加速 继而刀具损坏。这是由于切削时间过长，磨损严重，切削温度剧增，刀具 强度、硬度降低所致。工作时应尽量避免急剧磨损。
例如：粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的 变化，以及是否出现振动和不正常的声音等；精加工可观察加工表面粗糙 度以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀
制订磨钝标准需考虑被加工对象特点和具体加工条件。如工艺系统刚 性差时，应规定较小的磨钝标准；切削难加工材料时，也规定较小的磨钝 标准；加工精度及表面质量要求较高时，应减小磨钝标准，以保证加工质 量；加工大型工件，为避免中途换刀，可加大磨钝标准；在自动化生产中 使用的刀具，一般都根据工件的精度要求制订磨钝标准。
太大，刀具强度变低，散热变差，刀具寿命反而下降。
减小主偏角kr与增大刀尖圆弧半径rε，能增加刀具强度，降低切削温 度，从而提高刀具寿命。
3、刀具使用寿命的影响因素
（3）工件材料 工件材料的硬度、强度和韧性越高，刀具在切削过程中的产生的温度
也越高，刀具寿命也越低。
（4）刀具材料 一般情况下，刀具材料红硬性越高，则刀具寿命就越高。刀具寿命的
刀具破损主要是由于机械冲击力作用或受热后应力作用造成的。使用 硬质合金刀具或硬度高、抗弯曲强度低的刀具在铣削、刨削、重型切削以 及难加工材料切削和有冲击载荷工作中，最易产生破损。此外，刀具材料 韧性差、切削用量选择不当、材料内应力大、材料有裂纹、操作和保管不 当等，都易产生破损。
（3）急剧磨损阶段（III段） 磨损量达到一定数值后，磨损急剧加速 继而刀具损坏。这是由于切削时间过长，磨损严重，切削温度剧增，刀具 强度、硬度降低所致。工作时应尽量避免急剧磨损。
例如：粗加工时，观察加工表面是否出现亮带，切屑的颜色和形状的 变化，以及是否出现振动和不正常的声音等；精加工可观察加工表面粗糙 度以及测量加工零件的形状与尺寸精度等，发现异常现象，就要及时换刀
制订磨钝标准需考虑被加工对象特点和具体加工条件。如工艺系统刚 性差时，应规定较小的磨钝标准；切削难加工材料时，也规定较小的磨钝 标准；加工精度及表面质量要求较高时，应减小磨钝标准，以保证加工质 量；加工大型工件，为避免中途换刀，可加大磨钝标准；在自动化生产中 使用的刀具，一般都根据工件的精度要求制订磨钝标准。
太大，刀具强度变低，散热变差，刀具寿命反而下降。
减小主偏角kr与增大刀尖圆弧半径rε，能增加刀具强度，降低切削温 度，从而提高刀具寿命。
3、刀具使用寿命的影响因素
（3）工件材料 工件材料的硬度、强度和韧性越高，刀具在切削过程中的产生的温度
也越高，刀具寿命也越低。
（4）刀具材料 一般情况下，刀具材料红硬性越高，则刀具寿命就越高。刀具寿命的
刀具破损主要是由于机械冲击力作用或受热后应力作用造成的。使用 硬质合金刀具或硬度高、抗弯曲强度低的刀具在铣削、刨削、重型切削以 及难加工材料切削和有冲击载荷工作中，最易产生破损。此外，刀具材料 韧性差、切削用量选择不当、材料内应力大、材料有裂纹、操作和保管不 当等，都易产生破损。
刀具的磨损和耐用度
切削加工时，刀具一方面切下切屑，另一方面本身也要发生磨损或局部破损。
刀具磨损后，可明显地发现切削力加大，切削温度上升，切屑颜色改变，工艺系统产生振动，加工表面粗糙度值增大，加工精度降低。
因此，刀具磨损到一定程度后，必须进行重廓或更换新刀。
刀具磨损和耐用度直接关系到切削加工的效率、质量和成本，是切削加工中十分重要的问题之一。
刀具磨损主要决定于刀具材料及工件材料的物理机械性能和切削条件。
各种条件下刀具磨损有不同的特点。
掌握这些特点，才能合理地选择刀具及切削条件，提高切削效率，保证加工质量。
第一节 切削力的计算和影响因素在切削过程中，切削力直接影响切削热、刀具磨损与耐用度、加工精度和已加工表面质量。
在生产中，切削力又是计算切削功率，设计机床、刀具、夹具以及监控切削过程和刀具工作状态的重要依据。
研究切削力的规律，对于分析切削过程和生产实际都有重要意义。
一、切削力的来源、切削合力及分力、切削功率 1．切削力的来源金属切削时，刀具使加工材料变形成为切屑所需的力，称为切削力。
切削力的来源有二方面(1)切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力。
(2)刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。
2．切削合力及分力切削力的总和形成作用在车刀上的合力Fr 。
为便于测量和应用，可以将合力Fr 分解成三个互相垂直的分力： 1）Fz ——主切削力或切向力。
它垂直于基面，切于切削表面并与切削速度v 的方向一致。
一般，Fz 在分力中最大，是计算切削功率，设计机床零件的主要依据。
2）Fy ——切深抗力，或称背向力、径向力、吃刀力。
它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)垂直。
Fy 约为(O.15～0.7)Fz ，它虽不作功，但能使工件变形或振动，对加工精度和己加工表面质量影响较大。
3）Fx ——进给抗力，或称轴向力、走刀力。
它在基面里并与进给方向(即工件轴线方向)相平行。
Fx 约为(0.1～0.6)Fz ，是设计走刀机构时所必需的数据。
刀具磨损、破损与使用寿命资料
郭德伟
13
3.4.6 刀具磨损、破损的检测与监控
声发射检测方法
刀具磨损的检测方法 正常切削时，声发射信号小而连续，刀具严重磨损后声发射信号会增 大，通过声发射传感器检测声发射信号的变化来实现监控。 刀具破损的检测方法 而当刀具破损时声发射信号会突然增大许多，达到正常切削时的 几倍。因而，声发射信号产生阶跃突变，是刀具破损的重要标志。
剥落 ：如果刀具表层组织存在缺陷或有潜在裂纹，或由于焊接、 刃磨不当而产生较大的残余应力，则在切削过程中刀具易产生“表 Flash演示 层剥落”，剥落物呈片状，有较大面积。 热裂 ：刀片承受交变载荷或交变热负荷时，由于切削部分表面反 复热胀冷缩，产生交变热应力，严重时会导致刀片疲劳开裂。 Flash演示
C0 ——系数，与工件、刀具材料等有关的常数 。
图3-29不同刀具材料的耐用度比较
郭德伟
8
3.4.4 刀具使用寿命及其与切削用量的关系
同理有 综合三式
f T
a p T C2 C1 CT CT 简化 T 1 1 1 T x y z vc f a p m m1 m2 vc f a p
郭德伟
3
3.4.1 刀具磨损形式
刀具磨损形式
边界磨损 N区磨损常被称为边界磨损。边界磨损主要是由于工件在边 界处的加工硬化层、硬质点和刀具在边界处的较大应力梯 度和温度梯度所造成的。
郭德伟 4 返回磨钝标准
3.4.2 刀具磨损的原因
主要是机械磨损和热、化学磨损
◆ 磨粒磨损
各种切速下均存在 低速情况下刀具磨损的主要原因 一般可以认为磨料磨损量与切削路程成正比。 ◆ 粘结磨损（冷焊） 刀具材料与工件材料亲和力大 刀具材料与工件材料硬度比小 粘结磨损加剧 中等偏低切速 ◆ 扩散磨损 高温下发生，是硬质合金刀具主要磨损原因之一。 ◆ 化学磨损 主要发生于较高的切削速度条件下。
刀具磨损与刀具耐用度
机械磨损在各种切削速度下都存在，低速切削 时，机械磨损是刀具磨损的主要原因。
（2）粘结磨损
粘结又称为冷焊，是指刀具与工件或切屑接触 到原子间距离时产生结合的现象。粘结磨损是指工 件或切屑的表面与刀具表面之间的粘结点因相对运 动，刀具一方的微粒被对方带走而造成的磨损。
各种刀具材料都会发生粘结磨损。在中、 高速切削下，当形成不稳定积屑瘤时，粘结磨损 最为严重；当刀具和工件材料的硬度比较小时， 由于相互间的亲和力较大，粘结磨损也较为严重； 当刀具表面的刃磨质量较差时，也会加剧粘结磨 损。
3．刀具磨损过程
如右图所示，刀 具的磨损过程可以分 为初期磨损阶段、正 常磨损阶段和急剧磨 损阶段。
（1）初期磨损阶段
初期磨损阶段的磨损特点是：在开始磨损的 极短时间内，后刀面磨损量VB上升很快。初期磨 损阶段的后刀面磨损量VB一般为0.05～0.1mm， 其大小与刀具刃磨质量有关。
Hale Waihona Puke （2）正常磨损阶段（3）扩散磨损
扩散磨损是指由于在高温作用下，刀具与工件 接触面间分子活性较大，造成合金元素相互扩散置换， 使刀具材料的机械性能降低，再经摩擦作用而造成的 磨损。扩散磨损是一种化学性质的磨损。
扩散磨损的速度主要取决于切削速度和切削温 度。切削速度和切削温度愈高，扩散磨损速度愈快。
（4）氧化磨损
氧化磨损是指在高温下，刀具表面发生氧 化反应生成一层脆性氧化物，该氧化物被工件和 切屑带走而造成的磨损。氧化磨损也是一种化学 性质的磨损。在主、副切削刃工作的边界处与空 气接触，最容易发生氧化磨损。
正常磨损阶段的磨损特点是：磨损缓慢、均匀， 后刀面磨损量VB随切削时间延长近似成比例增加。
正常磨损阶段是刀具工作的有效阶段。曲线的 斜率代表了刀具正常工作时的磨损强度。磨损强度 是衡量刀具切削性能的重要指标之一。
（2）粘结磨损
粘结又称为冷焊，是指刀具与工件或切屑接触 到原子间距离时产生结合的现象。粘结磨损是指工 件或切屑的表面与刀具表面之间的粘结点因相对运 动，刀具一方的微粒被对方带走而造成的磨损。
各种刀具材料都会发生粘结磨损。在中、 高速切削下，当形成不稳定积屑瘤时，粘结磨损 最为严重；当刀具和工件材料的硬度比较小时， 由于相互间的亲和力较大，粘结磨损也较为严重； 当刀具表面的刃磨质量较差时，也会加剧粘结磨 损。
3．刀具磨损过程
如右图所示，刀 具的磨损过程可以分 为初期磨损阶段、正 常磨损阶段和急剧磨 损阶段。
（1）初期磨损阶段
初期磨损阶段的磨损特点是：在开始磨损的 极短时间内，后刀面磨损量VB上升很快。初期磨 损阶段的后刀面磨损量VB一般为0.05～0.1mm， 其大小与刀具刃磨质量有关。
Hale Waihona Puke （2）正常磨损阶段（3）扩散磨损
扩散磨损是指由于在高温作用下，刀具与工件 接触面间分子活性较大，造成合金元素相互扩散置换， 使刀具材料的机械性能降低，再经摩擦作用而造成的 磨损。扩散磨损是一种化学性质的磨损。
扩散磨损的速度主要取决于切削速度和切削温 度。切削速度和切削温度愈高，扩散磨损速度愈快。
（4）氧化磨损
氧化磨损是指在高温下，刀具表面发生氧 化反应生成一层脆性氧化物，该氧化物被工件和 切屑带走而造成的磨损。氧化磨损也是一种化学 性质的磨损。在主、副切削刃工作的边界处与空 气接触，最容易发生氧化磨损。
正常磨损阶段的磨损特点是：磨损缓慢、均匀， 后刀面磨损量VB随切削时间延长近似成比例增加。
正常磨损阶段是刀具工作的有效阶段。曲线的 斜率代表了刀具正常工作时的磨损强度。磨损强度 是衡量刀具切削性能的重要指标之一。
第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度
三、扩散磨损： 由于切削温度较高，元素的化学活性强，产生扩散造成刀具 表面材料化学成分变化，形成低硬度，高脆性的复合碳化物， 这些碳化物极易脱落，从而造成刀具磨损。 发生条件： 高速下，对于硬质合金刀具材料，易发生此种磨损 四、氧化磨损： 切削时，刀具表面的氧化膜和吸附膜被磨掉、鲜表面露出， 在高温下与空气中氧结合，形成氧化物。 发生条件： 高速切削，氧化磨损发生在主、副切削刃工作边界处，是造 成边界磨损的原因之一 切削温度（或切削速度）对刀具磨损的影响如图
如图所示： 这条在双对数坐标图上的直线可用系列方程式表示：
logv m logT logC
vc A
T
m
式中， m tg 为该直线的斜率；A为当T=1s时截距； 对高速钢刀具m=0.1～0.125 硬质合金m=0.1 ～ 0.4; 陶瓷刀具0.2 ～ 0.4 m越大，对T影响小，切削性能好
§6-3 刀具磨损过程及磨钝标准
一、刀具磨损过程
如图所示为典型的刀具磨损曲线，其磨损过程分三个阶段： 1.初期磨损过程 磨损曲线的斜率较大。原因： （1）由于刃磨后的新刀具，其后刀面与加工表面间的实际接触面 积很小，压强很大，故磨损很快。 （2）后刀面粗糙度大，摩擦较大 2.正常磨损阶段 经过初期磨损，后刀面被磨出一条狭窄的棱面，压强减小，故磨 损程度降低，并且比较稳定。 3.剧烈磨损阶段 切削刃变钝，切削力大，切削温度升高。磨损加剧
第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度
§6-1 刀具磨损的形态（如图）
1.前刀面的磨损（月牙洼磨损）如图 以其深度KT表示。 条件：？ 切削塑性材料 ,Vc高 ,hD大 。 2.后刀面磨损如图 以棱面的宽度VB表示。 在后刀面上靠近切削刃的地方磨出窄棱面。
条件：？
1-5刀具磨损与耐用度解析
1.磨粒磨损（硬质点磨损）：切屑、工件材料中含有的一
些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在 刀具表面刻划出沟纹。
2.粘接磨损：切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大的压
力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘接。由于摩 擦面之间的相对运动，冷焊接破裂被一方带走，从而造成冷焊 磨损。
有时在前、后刀面和切屑、工件的接触层上，刀具表 层材料发生塑性流动而丧失切削能力。 3. 防止刀具破损的措施：在提高刀具材料的强度和抗热 振性能的基础上：
1) 合理选择刀具材料的牌号。
防止刀具破损的措施ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2) 选择合理的刀具角度。通过调整前角、后角、刃倾 角和主、副偏角，增加切削刃和刀尖的强度；在主 切削刃上磨出倒棱，可以有效的防止崩刃。
刀具磨损曲线
在双对数坐标 上的T-v曲线
影响刀具耐用度的因素
1）切削用量的影响
（提1高）而切降削低速度vcT m A 在一定速度范围内，T随着vc的
（2）背吃刀量和进给量
T
CT
/ vc ym
f
a yn yp p
or
vc
Cv
/Tm
f
a yv xv p
2）刀具几何参数的影响
（1）主偏角：在不引起振动的情况下，减小主偏角。
1. 磨粒磨损 2. 粘结磨损 3. 扩散磨损 4. 化学磨损
三 刀具磨损过程
刀具磨损过程
1）初期磨损阶段 2）正常磨损阶段 3）剧烈磨损阶段
四 刀具磨钝标准
刀具的磨钝标准：通常指刀具后刀面磨损带中
间部位平均磨损量VB允许达到的最大值。
国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀耐用度的磨钝标准，可以 使下列任何一种： （1）VB＝0.3mm； （2）如果主后面为无规则磨损，取＝0.6mm； （3）前面磨损量KT＝0.06+0.3f（f为进给量）。
些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在 刀具表面刻划出沟纹。
2.粘接磨损：切屑、工件与前、后刀面之间，存在着很大的压
力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘接。由于摩 擦面之间的相对运动，冷焊接破裂被一方带走，从而造成冷焊 磨损。
有时在前、后刀面和切屑、工件的接触层上，刀具表 层材料发生塑性流动而丧失切削能力。 3. 防止刀具破损的措施：在提高刀具材料的强度和抗热 振性能的基础上：
1) 合理选择刀具材料的牌号。
防止刀具破损的措施ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2) 选择合理的刀具角度。通过调整前角、后角、刃倾 角和主、副偏角，增加切削刃和刀尖的强度；在主 切削刃上磨出倒棱，可以有效的防止崩刃。
刀具磨损曲线
在双对数坐标 上的T-v曲线
影响刀具耐用度的因素
1）切削用量的影响
（提1高）而切降削低速度vcT m A 在一定速度范围内，T随着vc的
（2）背吃刀量和进给量
T
CT
/ vc ym
f
a yn yp p
or
vc
Cv
/Tm
f
a yv xv p
2）刀具几何参数的影响
（1）主偏角：在不引起振动的情况下，减小主偏角。
1. 磨粒磨损 2. 粘结磨损 3. 扩散磨损 4. 化学磨损
三 刀具磨损过程
刀具磨损过程
1）初期磨损阶段 2）正常磨损阶段 3）剧烈磨损阶段
四 刀具磨钝标准
刀具的磨钝标准：通常指刀具后刀面磨损带中
间部位平均磨损量VB允许达到的最大值。
国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀耐用度的磨钝标准，可以 使下列任何一种： （1）VB＝0.3mm； （2）如果主后面为无规则磨损，取＝0.6mm； （3）前面磨损量KT＝0.06+0.3f（f为进给量）。
(精选)刀具的磨损和刀具的耐用度
2)残余应力
残余应力是指没有外力作用的情况下，在物 体内部保持平衡而存留的应力。
15
a.切削温度
高温 低温
低温 高温
表层受压-σ 表层受拉+σ
16
b.相变
切削时，若表层温度大于相变温度，则表层 组织可能发生相变。例如，高速切削碳钢， 切削温度可达800℃，碳钢在720℃发生相 变，形成奥氏体，冷却后变成马氏体。马 氏体的体积比奥氏体大，从而使表层产生 残余压应力，里层产生残余拉应力。
1)工件材料 切削脆性材料（如铸铁）；切削薄 的塑性材料ac≤0.1mm。
2)原因 加工表面与后刀面剧烈摩擦。 3)度量 磨损情况由平均磨损宽度VB来表示。
最大磨损宽度VBmax
5
(2)前刀面磨损（月牙洼磨损crater wear）
刀具磨损后，在切削刃口后方出现月牙洼。 1)工件材料 切削厚度ac＞0.1mm的塑性材料。 2)原因 刀-屑接触面有很高的压力和温度，
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
Hale Waihona Puke 鳞刺Raf2 32 R
R为刀尖半径
14
(2)表面层材质的结构状态
1)加工硬化
切削加工后，在已加工的表面有冷硬现象。 表面层硬度提高，比原来材料硬度高 50%~100%。
硬化厚度： 粗加工：0.3~0.5mm 精加工：0.07~0.08mm
冷硬对零件耐磨性有利，但粗加工出现冷硬 现象影响下一工序的加工。
矿物油（机械油，轻柴油，煤油）
植物油（豆油）
+添加剂
动物油（猪油）
油性
硫，磷，氯
耐高温，高压
极压
(2)切削液的选用
1)粘性和塑性较大的材料（低碳钢），选用 硫化矿物油。
残余应力是指没有外力作用的情况下，在物 体内部保持平衡而存留的应力。
15
a.切削温度
高温 低温
低温 高温
表层受压-σ 表层受拉+σ
16
b.相变
切削时，若表层温度大于相变温度，则表层 组织可能发生相变。例如，高速切削碳钢， 切削温度可达800℃，碳钢在720℃发生相 变，形成奥氏体，冷却后变成马氏体。马 氏体的体积比奥氏体大，从而使表层产生 残余压应力，里层产生残余拉应力。
1)工件材料 切削脆性材料（如铸铁）；切削薄 的塑性材料ac≤0.1mm。
2)原因 加工表面与后刀面剧烈摩擦。 3)度量 磨损情况由平均磨损宽度VB来表示。
最大磨损宽度VBmax
5
(2)前刀面磨损（月牙洼磨损crater wear）
刀具磨损后，在切削刃口后方出现月牙洼。 1)工件材料 切削厚度ac＞0.1mm的塑性材料。 2)原因 刀-屑接触面有很高的压力和温度，
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
Hale Waihona Puke 鳞刺Raf2 32 R
R为刀尖半径
14
(2)表面层材质的结构状态
1)加工硬化
切削加工后，在已加工的表面有冷硬现象。 表面层硬度提高，比原来材料硬度高 50%~100%。
硬化厚度： 粗加工：0.3~0.5mm 精加工：0.07~0.08mm
冷硬对零件耐磨性有利，但粗加工出现冷硬 现象影响下一工序的加工。
矿物油（机械油，轻柴油，煤油）
植物油（豆油）
+添加剂
动物油（猪油）
油性
硫，磷，氯
耐高温，高压
极压
(2)切削液的选用
1)粘性和塑性较大的材料（低碳钢），选用 硫化矿物油。
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[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其产生 的原因。
❖ (2)粘结磨损。粘结是刀具和工件材料接触到原子间 距离时所产生的结合现象。是在刀具和工件材料实 际接触摩擦面上，由于有足够大的压力和温度，产 生塑性变形而发生的所谓冷焊现象。两摩擦面的粘 结点因相对运动，晶粒或晶群受剪或受拉而被对方 带走，是造成粘结磨损的原因。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其产生 的原因。
❖ [答案] 刀具磨损的原因主要有：硬质点磨损、粘 结磨损、扩散磨损和化学磨损。
❖ (1)硬质点磨损。硬质点磨损主要是由于工件材料 中的杂质、材料基体组织中可含的碳化物、氮化物 和氧化物等硬质点以及积屑瘤的碎片等所造成的机 械磨损。 低速刀具易产生硬质点磨损。工具钢(包 括高速钢)刀具这种磨损比较显著，而硬质合金刀具 不易出现此类磨损。加工冷硬铸铁、夹砂的铸件表 层等材料时，易出现此类磨损。
❖ (而用2p0度.[p7p)5增影答0=.70加响5案.=0大103倍.]16。TT时当;这。，当是vv增耐因增加用p为增加度1速倍加T1度时降倍1v，低增倍时耐4加时0用％，，，度，切TT丁2显削v2=降然功pC低f速率=C/9度增f7(对％加/2v耐， ，v)55 产生的热量增加，切屑带走的热量减小，切削区温 度升高，加剧了刀具的磨损，使刀具耐用度急剧下 降；而背吃刀量增加，容热体积成倍增加，因此虽 然热量有所增加，但温度并没有明显增加，刀具磨 损程度并没有明显增加，所以对刀具耐用度影响不 大。
❖ [例6.答案] 除了在低速下工作的刀具外(拉削、手 动工具等)，一般刀具都在接近所允许的极限温 度范围工作，这时温度是影响正常磨损的主要 因素。
❖
[例6．8]已知公式：T=Cf / v5 p0.75而，求当v和p分别 增加1倍时，耐用度T有何变化规律，为什么?
[例6．6]刀具磨损过程分几个阶段?各阶段的 特点是什么?
[答案] 刀 具磨损过 程分三个 阶段，即 初期磨损、 正常磨损 和急剧磨 损，如例 图6．1所 示。
[例6. 7]
❖ 初期磨损的特点是刀具磨损较快；正常磨损的 特点是磨损比较缓慢均匀；急剧磨损的特点是 磨损速度增加很快、表面粗糙度增加、切削力 和切削温度迅速升高。
[例6．4] 切削用量对刀具耐用度有何影响?在vTm=Co 关系式中，指数m的物理意义是什么?不同刀具材料的
m值为什么不同?
❖ [答案] 切削用量三要素中，切削速度v对刀具耐 用度影响最大，其次是进给量f，背吃刀量p对耐用 度对的耐影用响 度最 的小 影。 响关程系度式，vmT值m=越C小o中，的则指速数度m对反耐映用速度度 影响显著，反之则不明显。m值和刀具材料有关， 硬度高和耐热性好的刀具材料，m值就大，否则m 值则小。如高速钢刀具的m值一般为0．1～0．125， 硬质合金刀具的m值一般为0．2～0．3，而陶瓷刀 具的阴值约为0.4。m值大的刀具材料，说明在很高 切削速度下仍然有较高的耐用度。
❖ (4)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、切削液中的硫、氯 等)起化学反应，在刀具表层形成一层硬度较低的化 合物，而被切屑带走，造成刀具磨损，或者因为刀 具材料被某种化学介质腐蚀，造成刀具磨损。由此 可见，化学磨损在高温下容易发生，在常温时，如 果接触腐蚀性较强的化学介质也易产生化学磨损。
[例6．1] 什么叫刀具磨钝标准?刀具磨钝标准 和哪些因素有关?
❖ [答案] 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这 个磨钝限度称为磨钝标准。 磨钝标准与工件的加 工质量、工件材料切削加工性、加工条件和刀具类 型有关。
❖ [例6，2] 什么叫刀具使用寿命?刀具使用寿命和 哪些因素有关?
❖ [答案] 刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达 到刀具磨钝标准所用的切削时间。通常用T表示。 刀具使用寿命与切削用量、刀具材料、工件材料、 刀具几何参数、加工条件、刀具结构形式等因素有 关。
[例题6．5] 何为最高生产率耐用度和最低成本
耐用度?粗加工和精加工可选用的耐用度是否相
同?为什么?
❖ [答案] 最高生产率耐用度是根据单件加工 工时最少或单位时间生产最多数量产品来衡 量的。最低成本耐用度是以每件产品或工序 的加工费用最低为原则来制定的。粗加工时， 主要考虑生产效率，可以按最大生产率选取 耐用度。另外粗加工时，工时费用较低。精 加工时，工时费用较高，选择耐用度时，主 要以最低成本为目标。
6．1 必备知识和考试要点
❖ 1．了解刀具磨损的形态及条件。 ❖ 2．深入了解刀具磨损的各种原因。 ❖ 3．理解刀具磨钝标准的概念，了解刀具磨损
的过程。 ❖ 4．理解刀具使用寿命(刀具耐用度)的概念，
掌握刀具使用寿命经验公式建立的方法。深刻 理解刀具材料、切削参数对刀具使用寿命的影 响规律。 ❖ 6．2 典型范例和答题技巧
❖ 高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氧化硼和金 刚石刀具都会产生粘结磨损。 在高速切削塑性金 属材料时容易产生粘结磨损。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其产生 的原因。
❖ (3)扩散磨损。由于切削时切削区温度很高，且刀具 表面始终与被切出的新鲜表面相接触，有巨大的化 学活泼性，所以两摩擦面的化学元素有可能互相扩 散到对方去，改变了两者的化学成分，削弱了刀具 材料的性能，加速磨损过程。
[例6．9] 刀具磨损的形态有几种?它们各自易 发生的切削条件是什么?
❖ [答案] 刀具磨损的形态有前刀面磨损、后刀面磨 损和边界磨损。
❖ 前刀面磨损：切塑性金属时，切削速度较大和切 削厚度较大时易产生前刀面磨损，通常称为月牙洼 磨损。
❖ 扩散磨损在高速切削的条件下容易产生，速度愈 高，扩散磨损愈严重。扩散磨损和刀具材料有很大 关系，一般YT类硬质合金抗扩散磨损的能力要强于 YG类硬质合金。高速钢刀具由于常在较低速度下切 削，扩散磨损比较轻。金刚石刀具切削碳钢时，扩 散磨损非常严重。
[例6．3] 刀具磨损原因有哪几种?分析其产生 的原因