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。
第6章-刀具磨损破损和刀具耐用度
• (2)正常磨损阶段 经过初期磨损后，刀具后刀面与工件的接 触面积增大，单位面积上承受的压力逐渐减小，刀具后刀面 的微观粗糙表面已经磨平，因此磨损速度变慢，此阶段称为 刀具的正常磨损阶段。它是刀具的有效工作阶段。
• (3)急剧磨损阶段 当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、 切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快．直至丧失切削能 力，此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续 工作是一件得不偿失的事倩，既保证不了加工质量，又加速 消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。刀具 在进入急剧磨损阶段之前必须更换。
x、y、z—指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。
用YTl5硬质合金车刀切削σb=0.637GPa的碳钢时， (f>0．7mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为：
T
v5
f
CT
a 2.25
0.75 p
由上式看出，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，切
削深度ap影响最小，这与三者对切削温度的影响顺序完全一致；
（1）合理选择刀具材料 用作断续切削的刀 具，刀具材料应具有一定的韧性。
（2）合理选择刀具几何参数 通过选择合适 的几何参数，使切削刃和刀尖有较好的强度。在 切削刃上磨出负倒棱是防止崩刃的有效措施。
（3）保证刀具的刃磨质量 切削刃应平直光 滑，不得有缺口，刃口与刀尖部位不允许烧伤。
（4）合理选择切削用量 防止出现切削力过大 和切削温度过高的情况。
• 精加工时磨钝标准取较小值，粗加工时取 较大值；工艺系统刚性差时，磨钝标准取 较小值；切削难加工材料时，磨钝标准也 要取较小值。
第四节 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布
1.刀具耐用度定义
从刀具刃磨后开始切削，到其磨损量达到刀具磨钝标准所 经过的总切削时间。这实际上也是表示刀具切削性能的一个指 标，或刀具耐磨损性能的表示，以下用符号T表示。
• (3)急剧磨损阶段 当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、 切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快．直至丧失切削能 力，此阶段称为急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续 工作是一件得不偿失的事倩，既保证不了加工质量，又加速 消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。刀具 在进入急剧磨损阶段之前必须更换。
x、y、z—指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。
用YTl5硬质合金车刀切削σb=0.637GPa的碳钢时， (f>0．7mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为：
T
v5
f
CT
a 2.25
0.75 p
由上式看出，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，切
削深度ap影响最小，这与三者对切削温度的影响顺序完全一致；
（1）合理选择刀具材料 用作断续切削的刀 具，刀具材料应具有一定的韧性。
（2）合理选择刀具几何参数 通过选择合适 的几何参数，使切削刃和刀尖有较好的强度。在 切削刃上磨出负倒棱是防止崩刃的有效措施。
（3）保证刀具的刃磨质量 切削刃应平直光 滑，不得有缺口，刃口与刀尖部位不允许烧伤。
（4）合理选择切削用量 防止出现切削力过大 和切削温度过高的情况。
• 精加工时磨钝标准取较小值，粗加工时取 较大值；工艺系统刚性差时，磨钝标准取 较小值；切削难加工材料时，磨钝标准也 要取较小值。
第四节 刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布
1.刀具耐用度定义
从刀具刃磨后开始切削，到其磨损量达到刀具磨钝标准所 经过的总切削时间。这实际上也是表示刀具切削性能的一个指 标，或刀具耐磨损性能的表示，以下用符号T表示。
刀具的磨损与刀具寿命
刀具的磨损与刀具寿命默克精密工具（常州）有限公司一、刀具磨损切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要发生损坏。
刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。
前者是连续的逐渐磨损，属正常磨损；后者包括脆性破损（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等）和塑性破损两种，属非正常磨损。
刀具磨损后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。
因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。
刀具正常磨损的形式有以下几种：1.前刀面磨损2.后刀面磨损3.边界磨损(前、后刀面同时磨损)从对温度的依赖程度来看，刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。
机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划作用引起的，热、化学磨损则是由粘结（刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象）、扩散（刀具与工件两摩擦面的化学元素互相向对方扩散、腐蚀)等引起的。
(1)磨粒磨损在切削过程中，刀具上经常被一些硬质点刻出深浅不一的沟痕。
磨粒磨损对高速钢作用较明显。
(2)粘结磨损刀具与工件材料接触到原子间距离时产生的结合现象，称粘结。
粘结磨损就是由于接触面滑动在粘结处产生剪切破坏造成。
低、中速切削时，粘结磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因。
(3)扩散磨损切削时在高温作用下，接触面间分子活动能量大，造成了合金元素相互扩散置换，使刀具材料机械性能降低，若再经摩擦作用，刀具容易被磨损。
扩散磨损是一种化学性质的磨损。
(4)相变磨损当刀具上最高温度超过材料相便温度时，刀具表面金相组织发生变化。
如马氏体组织转变为奥氏体，使硬度下降，磨损加剧。
因此，工具钢刀具在高温时均用此类磨损。
(5)氧化磨损氧化磨损是一种化学性质的磨损。
刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面因素作用造成的。
1）在低、中速范围内磨粒磨损和粘结磨损是刀具磨损的主要原因。
通常拉削、铰孔和攻丝加工时的刀具磨损主要属于这类磨损。
2）在中等以上切削速度加工时，热效应使高速钢刀具产生相变磨损、使硬质合金刀具产生粘结、扩散和氧化磨损。
刀具磨损破损和刀具耐用度
切削钢料应用YT类硬质合金。（但不锈钢和高温合金不宜用YT类硬质合金）
硬质合金的晶粒加以细化，硬质合金表面涂覆TiC、TiN、Al2O3等;
01
高速钢刀具表面要进行表面处理使表面形成一层抗粘结的减磨层或高硬度的抗磨层，如氧氮化处理；
02
适当提高切削速度使运动平稳减小振动，避开积屑瘤的不稳定区域；
03
刀具耐用度符合对数正态分布
01
刀具耐用度的试验方法：外圆车削试验，端面车削法，放射性同位素法。
02
式中： tm －工序的切削时间，也称基本工时； tct —换刀一次所消耗的时间，（卸刀、装刀、对刀）； tot—除换刀时间外的其它辅助时间； T—刀具寿命； tm/T— 换刀次数。
最高生产率耐用度
以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间为最少来衡量。使工序时间最短的刀具寿命。 以车削为例，单件工序的工时tw为：
大件精加工时，为了避免在加工同一表面时中途换刀，耐用度应选的高些；
生产线上的刀具耐用度应规定为一个班或两个班，以便在换班时换刀。
3
2
1
4
5
6
规定刀具耐用度遵循的原则：
6.6 刀具的破损
脆性较大的刀具材料进行断续切削时，或者加工高硬度材料时。 早期破损（切削开始或短时间切削后即发生破损）和后期破损（受交变的机械应力和热应力作用导致疲劳而引起的破损） 脆性破损和塑性破损 脆性破损：硬质合金和陶瓷刀具切削时，在机械和热冲击作用下，前、后刀面尚未发生明显的磨损前，就在切削刃处出现崩刃、碎断、剥落、裂纹等。 塑性破损：切削时，由于高温、高压作用，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失去切削能力。
6.3 刀具磨损过程及磨钝标准
刀具磨损、破损与使用寿命
2.粘结磨损
在刀具后刀面与工件表面和刀具前刀面与切屑之间的正压力及切削温 的作用下，形成新鲜表面接触。当接触面达到原子间距离时，就会产生 附粘结现象。粘结点逐渐地被工件或切屑剪切、挤裂而带走，刀具表面 产生粘结磨损。粘结磨损是硬质合金在以中等偏低的切削速度切削时磨 的主要原因之一。
3. 扩散磨损
在高温、高压下，刀具材料与工件材料中某些化学元素在固态下互 散，即硬质合金中的Ti、W、Co等元素向钢中扩散，而工件中的Fe、 元素向刀具扩散，导致刀面的硬度、强度下降，脆性增加，刀具磨损 。 这 种 现 象 就 是 扩 散 磨 损 。 扩 散 磨 损 是 硬 质 合 金 刀 具 在 高 温 (800~ 00℃)下切削时产生的主要原因之一。一般W、Co的扩散速度较Ti、Ta 以YT类硬质合金的高温切削性能比YG类好。
机械制造技术
刀具磨损、破损与使用寿命
3.5 刀具磨损、破损与使用寿命
切削金属时刀具将切屑切离工件，同时本身也要发生磨损 或破损。磨损是连续的、逐渐的发展过程；而破损一般是随机 的突发破坏（包括脆性破损和塑性破损）。
在金属切削加工中，刀具/工件界面处的表面负荷以及切 屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的能量和摩擦，转化为热量， 而通常这些热量的80%都被切屑带走(这一比例的变化取决 于 几个要素——尤其是切削速度)，其余大约20%的热量则 传入 刀具之中，热量和温度是磨刀具 损的根本。
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 低在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。例如加工合金钢， 在切 件相同时，陶瓷刀具寿命比硬质合金刀具高。采用涂层刀具材 料和使 型刀具材料，能有效提高刀具寿命。
3.5.5 刀具破损
在刀具后刀面与工件表面和刀具前刀面与切屑之间的正压力及切削温 的作用下，形成新鲜表面接触。当接触面达到原子间距离时，就会产生 附粘结现象。粘结点逐渐地被工件或切屑剪切、挤裂而带走，刀具表面 产生粘结磨损。粘结磨损是硬质合金在以中等偏低的切削速度切削时磨 的主要原因之一。
3. 扩散磨损
在高温、高压下，刀具材料与工件材料中某些化学元素在固态下互 散，即硬质合金中的Ti、W、Co等元素向钢中扩散，而工件中的Fe、 元素向刀具扩散，导致刀面的硬度、强度下降，脆性增加，刀具磨损 。 这 种 现 象 就 是 扩 散 磨 损 。 扩 散 磨 损 是 硬 质 合 金 刀 具 在 高 温 (800~ 00℃)下切削时产生的主要原因之一。一般W、Co的扩散速度较Ti、Ta 以YT类硬质合金的高温切削性能比YG类好。
机械制造技术
刀具磨损、破损与使用寿命
3.5 刀具磨损、破损与使用寿命
切削金属时刀具将切屑切离工件，同时本身也要发生磨损 或破损。磨损是连续的、逐渐的发展过程；而破损一般是随机 的突发破坏（包括脆性破损和塑性破损）。
在金属切削加工中，刀具/工件界面处的表面负荷以及切 屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的能量和摩擦，转化为热量， 而通常这些热量的80%都被切屑带走(这一比例的变化取决 于 几个要素——尤其是切削速度)，其余大约20%的热量则 传入 刀具之中，热量和温度是磨刀具 损的根本。
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 低在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。例如加工合金钢， 在切 件相同时，陶瓷刀具寿命比硬质合金刀具高。采用涂层刀具材 料和使 型刀具材料，能有效提高刀具寿命。
3.5.5 刀具破损
刀具磨损破损和刀具耐用度教学课件
刀具热处理不当
热处理是提高刀具性能的重要工艺过程，如果处 理不当，如温度控制不合理、冷却速度过快等， 会导致刀具内部组织结构不均匀，降低刀具的强 度和韧性，容易破损。
刀具使用维护不善
正确的使用和维护刀具是保证其性能和使用寿命 的重要措施，如果使用不当或维护不善，如使用 已磨损的刀具继续加工、不及时清理切屑等，会 导致刀具破损。
05
刀具磨损破损的监测与控 制
刀具磨损破损监测方法
01
02
03
04
直接观察法
通过直接观察刀具表面磨损情 况，判断刀具磨损程度。
振动分析法
通过监测刀具切削过程中的振 动信号，分析刀具磨损情况。
声发射法
利用切削过程中产生的声音信 号，判断刀具磨损和破损情况
。
切削力监测法
通过监测切削过程中的切削力 变化，判断刀具磨损和破损情
详细描述
刀具磨损会导致切削刃的形状发生变 化，进而影响切削过程中的尺寸精度 。随着刀具磨损的加剧，工件的尺寸 精度逐渐偏离设计要求，合格率下降 。
切削力波动
总结词
刀具磨损会导致切削力波动，影响切削过程 的稳定性和刀具寿命。
详细描述
刀具磨损后，切削刃变钝，切削过程中所需 的切削力增大。同时，由于切削刃不平整， 切削力会出现波动，影响切削过程的稳定性 。这种波动还会加速刀具的磨损，降低刀具 寿命。
刀具磨损过程
刀具磨损过程可分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段。
初期磨损阶段是指刀具刚投入使用时，由于表面粗糙度较小，切削刃锋利，磨损速度较快。随着使用时间的延长，进入正常 磨损阶段，此时磨损速度逐渐减缓。当磨损量达到一定程度后，切削刃变钝，切削力增大，温度升高，磨损速度迅速加快， 进入急剧磨损阶段。此时应及时更换刀具，以免影响加工质量和生产效率。
3.4刀具磨损及刀具耐用度
（一）脆性破损
硬质合金刀具和陶瓷刀具切削时，在机械应力和热应力冲击 作用下，经常发生以下几种形态的破损：
➢ （1）崩刃 切削刃产生小的缺口。在继续切削中，缺口会不 断扩大，导致更大的破损。用陶瓷刀具切削及用硬质合金刀具 作断续切削时，常发生这种破损。
➢ （2）碎断 切削刃发生小块碎裂或大块断裂，不能继续进行 切削。用硬质合金刀具和陶瓷刀具作断续切削时，常发生这种 破损。
化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削 条件下。
（五）相变磨损
切削温度超过 相变温度，刀具的金相组织发生转变，硬 度显著下降，造成刀具迅速磨损。
3.4.2 刀具磨损过程及磨钝标准 （一）刀具磨损过程
1. 初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关 VB一般为0.05～0.10mm
2. 正常磨损阶段 VB与切削时间近似正比 斜率表示磨损强度
（二）刀具耐用度的经验公式
工件、刀具材料和刀具几何形状确定后，v 对T 影响最大。
通过实验得经验公式：
vcT m =C0
C0 ——与刀具、工件材料和切削条件有关的系数。
指数m—— 表示v 对 T 的影响程度， m 越小，则v 对 T
的影响越大。
硬质合金 , m =0.2~0.4 ; 高速钢 , m = 0.1~0.125。
tw 1000 fapC0 tl tc 1000 fapC0
LZ dT m
LZ dT m1
tw 1000 fapC0 tl tc 1000 fapC0
令
dtw 0 dT
求出最大生产率耐用度Tp：
Tp
1 m tc( m )
➢（二）最低成本耐用度Tc是以每件产品或工序 的加工费用为最低的原则来确定刀具耐用度， 用Tc表示。
07 第七章 刀具磨损和刀具耐用度
二、切削用量三要素的确定
1.背吃刀量ap的确定
① 粗加工，尽可能取大的背吃刀量和少的走刀次数 中等功率机床 ap=8~10mm ② 半精加工 当单边加工余量h<2mm时，一次切除 当单边加工余量h>2mm时，两次切除 2 3 第一次走刀 ap = ~ h 3 4 第二次走刀 a = 1 ~ 1 h p 3 4
选择
加工塑性材料和精加工—取大后角（ 0↑ ） 加工脆性材料和粗加工—取小后角（ 0↓）
后角（ 0）只能是正的。 精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80
3 . 主偏角（ κr） 作用： 改善切削条件，提高刀具寿命 减小κr ：当ap、f 不变时，则 aw ↑ 、ac ↓ — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。
刀具磨损
（前刀面磨损）
7-1 刀具磨损的形态
一、前刀面磨损
切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，在刀 具前刀面上经常会磨出一个月牙洼，用最大深度KT表示 磨损值。
二、后刀面磨损
加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小（hD＜ 0．1mm），由于前刀面上刀屑间的作用相对较弱，主 要发生后刀面磨损。 用平均磨损带宽度VB表示磨损值。
7-2刀具磨损的原因
• 刀具正常磨损的原因是机械磨损，热、 化学磨损。 • 机械磨损是由工件材料中硬质点的刻划 作用引起的 • 热、化学磨损是由黏结、扩散、腐蚀等 引起的磨损。
一、硬质点磨损
• 现象：刀具表面刻划出沟纹 • 机理：切削时，切屑、工件材料中含有 一些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点 不断刻划刀面 • 在低速切削时最为明显。
二、粘结磨损
• 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在
刀具磨损破损与耐用度必考知识范例
刀具磨损破损与耐用度必考知识范例1. 导言刀具是各行各业都普遍使用的工具之一，而刀具的磨损和破损对于工作效率和刀具的耐用度有着重要的影响。
本文将介绍刀具磨损和破损的原因以及如何评估和提高刀具的耐用度。
2. 刀具磨损原因刀具的磨损主要由以下几个因素引起：2.1 材料硬度不匹配材料硬度不匹配是刀具磨损的主要原因之一。
当切削材料的硬度过高时，容易导致刀具磨损过快。
因此，在选择刀具材料时，需要根据切削材料的硬度选择合适的刀具材料。
2.2 切削速度过高刀具在切削时会受到摩擦力和热量的影响，切削速度过高会导致刀具表面温度升高，进而引起刀具磨损。
因此，在使用刀具时，需要合理调整切削速度，避免刀具磨损过快。
2.3 切削条件不当切削条件的不当使用也会导致刀具磨损。
例如，切削液的选择不当、切削液的供应不足等因素都会导致刀具磨损加剧。
3. 刀具破损原因刀具的破损主要由以下几个因素引起：3.1 弯曲当刀具过度受力或发生碰撞时，可能会导致刀具弯曲或折断。
因此，在使用刀具时，需要注意避免过度受力或碰撞。
3.2 切削震荡切削震荡是刀具破损的常见原因之一。
切削震荡会导致切削力突然增大，进而引起刀具破损。
因此，在切削加工中，需要采取相应的措施来防止切削震荡的产生。
3.3 刀具磨损过快刀具磨损过快也会导致刀具破损。
当刀具磨损到一定程度时，其切削性能会显著下降，容易引起振动和切削力的不稳定，从而导致刀具破损。
因此，在使用刀具时，需要及时更换磨损的刀具。
4. 评估刀具的耐用度评估刀具的耐用度可以帮助我们选择合适的刀具和切削条件，以延长刀具的使用寿命。
以下是几种常用的评估方法：4.1 磨损量测量通过测量刀具的磨损量可以评估刀具的耐用度。
常用的方法包括测量刀具的切削宽度、刀尖高度等参数的变化。
4.2 刀具寿命测试进行刀具寿命测试可以评估刀具的耐用度。
常用的方法包括使用刀具进行一定数量的切削次数或切削长度，然后评估刀具的使用寿命。
4.3 切削力监测切削力的监测可以帮助评估刀具的耐久度。
刀具磨损知识
3．扩散磨损
在切削高温下，刀具表面与切出的工 件、切屑新鲜表面接触，刀具和工件、 切屑双方的化学元素互相扩散到对方去， 改变了原来材料的成分与结构，削弱了 刀具材料的性能，加速磨损过程。
例如用硬质合金刀具切钢时，从 800C 开始， 硬质合金中的钴便迅速地扩散到切屑、工件中 去，碳化钨分解为钨和碳后扩散到钢中；而切 屑中的铁会向硬质合金中扩散，形成低硬度、 高脆性的复合碳化物。由于钴的扩散，降低了 硬质相碳化钨、碳化钛的粘结强度。所有这些， 都使刀具磨损加剧。
2．刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这 个磨损限度称为磨钝标准。
NB
一般刀具的后刀面上都有磨损，它对加工 质量和切削力、切削温度的影响比前刀面磨 损显著，同时后刀面磨损量易于测量，因此 在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损 宽度来制定磨钝标准。
VB
α
0
规定磨钝标准有两种考虑：
刀具耐用度的分布
1.平均耐用度 2.具有分散性的随机变量 3.与实际情况是有出入的
刀具耐用度是一个重要参数。
在相同切削条件下切削某种工件材料时，可以用 耐用度来比较不同刀具材料的切削性能； 同一刀具材料切削各种工件材料，可以用耐用度 来比较材料的切削加工性； 还可以用耐用度来判断刀具几何参数是否合理。
对于某一切削加工，当工件、刀具材料和刀具几 何形状选定之后，切削用量是影响刀具耐用度的 主要因素。
2．切削用量对刀具耐用度的影响 切削速度与刀具耐用度的关系 切削速度与刀具耐用度的关系是用实验方法求 得刀具T-v关系曲线。
该直线的方程为
lg v m lg T lg A
v A/T m
关系式反映了切削速度与刀具耐用度之间的关系， 是选择切削速度的重要依据。指数 m 表示切削速度对 刀具耐用度的影响程度。
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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