2.6刀具磨损与刀具寿命
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§2.6 刀具磨损与刀具寿命
切削时间
刀具磨损过程
● 急剧磨损阶段 磨损带增加到一定宽度后，切削力和切削温度急剧增高，刀具磨损速度增加很快 ，刀具迅速损坏甚至丧失切削能力。
机械工程学院
机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.6 刀具磨损与刀具寿命
■ 刀具磨损的机理 （原因） 切削过程中的刀具磨损具有下列特点： (1)刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面。 (2)接触压力非常大，有时超过被切削材料的屈服强度。 (3)接触表面的温度很高，对于硬质合金刀具可达800～1000℃，对于高速钢刀 具可达800～600℃。 ● 磨粒磨损（硬质点划痕） —— 各种切速下均存在； —— 低速情况下刀具磨损的主要原因。 ● 粘结磨损（冷焊黏结） —— 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；
低速切削时，Байду номын сангаас料磨损是刀具磨损的主要原因
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机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.6 刀具磨损与刀具寿命
2．相变磨损 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的 “塑性变形”
3．粘结磨损 刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原子间结合而产生粘结现 象，又称为冷焊。相对运动使粘接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。 在高速钢刀具的正常工作速度和硬质合金刀具偏低的工作速度下比较严重
况。
切削刃剥落 常发生在硬度高、脆性大的 陶瓷刀具上。并在压力和摩 擦力较大情况下易产生。
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机械制造技术——第二章 金属切削原理与刀具 §2.6 刀具磨损与刀具寿命
热裂 由热循环使材料疲劳，或因间断 切削和切削液浇注不均匀使切削 温度骤变，易引起前、后刀面上 出现细微裂纹。
2.6刀具磨损与刀具寿命
2.6
刀具磨损及使用寿命
破损 （突发的破坏，随机的）
刀具失效形式：磨损 （正常工作时逐渐产生的损耗）
一、刀具的磨损形式 （一）前刀面磨损
切塑性材料，v 和ac较大时，
在前刀面上形成月牙洼磨损， 以最大深度KT 表示
（二）后刀面磨损
切铸铁或v 和ac较小切塑性
材料时，主要发生这种磨损。
后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；
粗车碳素钢0.6～0.8 粗车合金钢0.4～0.5 粗车铸铁0.8～1.2 精车碳钢0.1～0.3
系统刚性大、HSS ， VB值较大； 系统刚性小、Y合金，VB值较小
பைடு நூலகம்
3. 自动化精加工刀具，以径向磨损量NB作为磨钝标准
四、刀具使用寿命及其与切削用量的关系 （一）刀具使用寿命T
刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间。
刀具总使用寿命：刀具从开始使用到报废为止的总切削时间。
刀具总使用寿命＝刀具使用寿命×刃磨次数
（二）刀具使用寿命与切削速度的关系
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：
v T m =C0
指数m 表示v 对 T 的影响程度，Y合金 , m =0.2~0.4 ; HSS , m = 0.1~0.125。m 越小，则v 对 T 的影响越大。 系数C0 ，与刀具、工件材料和切削条件有关。
v f
由上式看出，切削用量↑， T ↓，其中速度v 对T 影响最大， 进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小，与对温度θ影响一致。
3. 急剧磨损阶段
切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀
（二）刀具磨损标准
刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度 称为磨钝标准。 1. 小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝； 2. ISO标准规定以1/2 ap处的VB值作为刀具的磨钝标准；
刀具磨损及使用寿命
破损 （突发的破坏，随机的）
刀具失效形式：磨损 （正常工作时逐渐产生的损耗）
一、刀具的磨损形式 （一）前刀面磨损
切塑性材料，v 和ac较大时，
在前刀面上形成月牙洼磨损， 以最大深度KT 表示
（二）后刀面磨损
切铸铁或v 和ac较小切塑性
材料时，主要发生这种磨损。
后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；
粗车碳素钢0.6～0.8 粗车合金钢0.4～0.5 粗车铸铁0.8～1.2 精车碳钢0.1～0.3
系统刚性大、HSS ， VB值较大； 系统刚性小、Y合金，VB值较小
பைடு நூலகம்
3. 自动化精加工刀具，以径向磨损量NB作为磨钝标准
四、刀具使用寿命及其与切削用量的关系 （一）刀具使用寿命T
刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间。
刀具总使用寿命：刀具从开始使用到报废为止的总切削时间。
刀具总使用寿命＝刀具使用寿命×刃磨次数
（二）刀具使用寿命与切削速度的关系
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：
v T m =C0
指数m 表示v 对 T 的影响程度，Y合金 , m =0.2~0.4 ; HSS , m = 0.1~0.125。m 越小，则v 对 T 的影响越大。 系数C0 ，与刀具、工件材料和切削条件有关。
v f
由上式看出，切削用量↑， T ↓，其中速度v 对T 影响最大， 进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小，与对温度θ影响一致。
3. 急剧磨损阶段
切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀
（二）刀具磨损标准
刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度 称为磨钝标准。 1. 小厂、有经验工人根据一些现象来判断刀具是否磨钝； 2. ISO标准规定以1/2 ap处的VB值作为刀具的磨钝标准；
六章刀具磨损和刀具使用寿命
• 这种磨损存在于任何切削速度的切削加工中。但对于低速切削的刀 具（如：拉刀、板牙等）而言，磨料磨损是磨损的主要因素。这种 磨损不但发生在前刀面上，后刀面上也会发生。一般是软刀具材料 （高速钢、YG类高Co刀具）的主要磨损形式。
• 6.2.2粘结磨损
• 粘结是冷焊和熔焊的总称。在摩擦副的实际接触面上，在 极大的法向压力下产生塑性变形而发生粘附—冷焊；在切 削高温区，材料软化而处于易变形状态，由于原子的热运 动作用，原子克服它们之间的位能壁垒，使两种金属互融 的可能性增大，这样发生的粘附—熔焊。在切削过程中， 两摩擦面由于有相对运动，粘结点将产生撕裂，被对方带 走，即造成粘结磨损。
6.2刀具的磨损原因
刀具的磨损过程和机理非常复杂，有机械负荷和硬质点 造成的机械磨损；切屑粘附造成的粘附磨损；周期性交变 载荷造成的疲劳磨损；化学效应造成的氧化和扩散磨损及 刀尖区高温塑性变形、热应力造成的磨损等。其特点可归 纳为： ⑴摩擦接触表面是活性很高的新鲜表面； ⑵摩擦接触的温度很高，可达800oC～1000oC； ⑶摩擦接触面之间的接触压应力很大，可达2GPa以上； ⑷磨损速度很快。刀具的磨损通常是机械、化学和热效应 综合作用的结果。
削速度称为最大生产率的切削速度(Vcp)和经济的切 削速度(Vcc)。一般情况下，应采用经济使用寿命。
• 1.刀具最大生产率使用寿命 • 完成一个工序所需要的工时tw，则：
•
tw
tmtct
tm T
to
t
• tm：工序的切削时间（机动时间） • tct：刀具磨钝后，换一次刀所消耗的时间（包括卸刀、装刀、对
• 国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是 以下任何一种：
• （1） VB=0.3mm；
• 6.2.2粘结磨损
• 粘结是冷焊和熔焊的总称。在摩擦副的实际接触面上，在 极大的法向压力下产生塑性变形而发生粘附—冷焊；在切 削高温区，材料软化而处于易变形状态，由于原子的热运 动作用，原子克服它们之间的位能壁垒，使两种金属互融 的可能性增大，这样发生的粘附—熔焊。在切削过程中， 两摩擦面由于有相对运动，粘结点将产生撕裂，被对方带 走，即造成粘结磨损。
6.2刀具的磨损原因
刀具的磨损过程和机理非常复杂，有机械负荷和硬质点 造成的机械磨损；切屑粘附造成的粘附磨损；周期性交变 载荷造成的疲劳磨损；化学效应造成的氧化和扩散磨损及 刀尖区高温塑性变形、热应力造成的磨损等。其特点可归 纳为： ⑴摩擦接触表面是活性很高的新鲜表面； ⑵摩擦接触的温度很高，可达800oC～1000oC； ⑶摩擦接触面之间的接触压应力很大，可达2GPa以上； ⑷磨损速度很快。刀具的磨损通常是机械、化学和热效应 综合作用的结果。
削速度称为最大生产率的切削速度(Vcp)和经济的切 削速度(Vcc)。一般情况下，应采用经济使用寿命。
• 1.刀具最大生产率使用寿命 • 完成一个工序所需要的工时tw，则：
•
tw
tmtct
tm T
to
t
• tm：工序的切削时间（机动时间） • tct：刀具磨钝后，换一次刀所消耗的时间（包括卸刀、装刀、对
• 国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是 以下任何一种：
• （1） VB=0.3mm；
刀具磨损与刀 具寿命
故生产中常采用最低生产成本寿命，只有当生产紧急 需要时才采用最高生产率寿命。
各种刀具的寿命值参考下列原则来制订，例如： 1）简单刀具的制造成本低，故它的寿命较复杂刀具
的寿命可规定低些； 2）可转位刀具的切削刃转位迅速、更换刀片简便、
故刀具寿命可规定低些； 3）精加工刀具的寿命应制订得较高些； 4）自动线刀具、数控刀具应制订较高刀具寿命。
在生产中是根据切削条件和技术要求首先确定一个 合理的刀具寿命T值，然后以它为依据选择切削速度， 并计算切削效率和核算生产成本。
通常选择刀具合理寿命有两种方法：最高生产率寿命 和最低生产成本寿命。
（1）最高生产率寿命 （2）最低生产成本寿命
它是根据切削一个零件所花 费的时间最少或在单位时间内加 工出的零件最多而定的刀具寿命。
1）磨料磨损（又称机械磨损）——在工件材料中含有氧化物、碳 化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面上存在着硬夹杂物和在切屑、 加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒” 对刀具表面产生摩擦和刻划作用致使刀面磨损。低速切削时是最主要的 磨损原因。
2）粘结磨损（亦称冷焊磨损）——切削区存在着很大的压力和强 烈的摩擦，切削温度也较高，在切屑、工件与刀具前、后面之间的吸附 膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结（冷焊）现象。使刀 具表面局部强度较低的微粒材料被切屑带走或使得切削刃和前面产生小 块剥落。它是一种物理—化学性质的磨损。
（1）刀具磨损的原因（续）
3）扩散磨损——是由于在高温作用下，使工件与刀具材料中 合金元素相互扩散置换造成的。其结果是改变了原来刀具材料中 的化学成分的比值，降低了刀具的切削性能，加快了刀具的磨损， 因而降低了刀具的粘结强度和耐磨性。扩散磨损是一种化学性质 的磨损。
各种刀具的寿命值参考下列原则来制订，例如： 1）简单刀具的制造成本低，故它的寿命较复杂刀具
的寿命可规定低些； 2）可转位刀具的切削刃转位迅速、更换刀片简便、
故刀具寿命可规定低些； 3）精加工刀具的寿命应制订得较高些； 4）自动线刀具、数控刀具应制订较高刀具寿命。
在生产中是根据切削条件和技术要求首先确定一个 合理的刀具寿命T值，然后以它为依据选择切削速度， 并计算切削效率和核算生产成本。
通常选择刀具合理寿命有两种方法：最高生产率寿命 和最低生产成本寿命。
（1）最高生产率寿命 （2）最低生产成本寿命
它是根据切削一个零件所花 费的时间最少或在单位时间内加 工出的零件最多而定的刀具寿命。
1）磨料磨损（又称机械磨损）——在工件材料中含有氧化物、碳 化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面上存在着硬夹杂物和在切屑、 加工表面上粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒” 对刀具表面产生摩擦和刻划作用致使刀面磨损。低速切削时是最主要的 磨损原因。
2）粘结磨损（亦称冷焊磨损）——切削区存在着很大的压力和强 烈的摩擦，切削温度也较高，在切屑、工件与刀具前、后面之间的吸附 膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结（冷焊）现象。使刀 具表面局部强度较低的微粒材料被切屑带走或使得切削刃和前面产生小 块剥落。它是一种物理—化学性质的磨损。
（1）刀具磨损的原因（续）
3）扩散磨损——是由于在高温作用下，使工件与刀具材料中 合金元素相互扩散置换造成的。其结果是改变了原来刀具材料中 的化学成分的比值，降低了刀具的切削性能，加快了刀具的磨损， 因而降低了刀具的粘结强度和耐磨性。扩散磨损是一种化学性质 的磨损。
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。
第六章刀具磨损和刀具使用寿命
• 6.3.2刀具磨钝标准 刀具磨钝达一定限度就不能继续作用，而应进行重磨，这
个磨损限度成为刀具的磨钝标准。一般以后刀面磨损值 VB达到一定数值作为磨钝标准。磨钝标准的具体数值可 从切削用量手册中查得。 • 规定磨钝标准的两点标准： • ①一般将粗加工的磨钝标准定在正常磨损阶段的后期 临近剧烈磨损阶段以前。随着后刀面磨损值的加大，切 削力将增大，尤以Fx与Fy增大得更为显著，所以当机床、 刀具、工件系统刚度差时，刀具磨钝标准应适当减小。
6.4刀具使用寿命与切削用量的关系
• 6.4.1刀具使用寿命 • 1.刀具的使用寿命：刀具刃磨后，从开始投入切削至达到 磨钝标准的净切削时间称为刀具使用寿命，记为 T。
• 2.刀具总寿命:新刀从开始切削至报废的总切削时间，包括 多次重磨。等于刀具使用寿命与刃磨次数的乘积。
• 刀具寿命可以作为衡量材料的可加工性的标准；衡量刀具 材料切削性能的标准；衡量刀具几何参数合理性的标准。
6.2刀具的磨损原因
刀具的磨损过程和机理非常复杂，有机械负荷和硬质点 造成的机械磨损；切屑粘附造成的粘附磨损；周期性交变 载荷造成的疲劳磨损；化学效应造成的氧化和扩散磨损及 刀尖区高温塑性变形、热应力造成的磨损等。其特点可归 纳为： ⑴摩擦接触表面是活性很高的新鲜表面； ⑵摩擦接触的温度很高，可达800oC～1000oC； ⑶摩擦接触面之间的接触压应力很大，可达2GPa以上； ⑷磨损速度很快。刀具的磨损通常是机械、化学和热效应 综合作用的结果。
• 2.后刀面磨损 • 切削过程中，刀具后刀面与已加工表面之间存在着强烈的摩擦， 在后刀面上毗邻切削刃的地方磨出了沟痕，这种磨损形式称之为 后刀面磨损。 • 在切削脆性及以较低速度及较小进给量切削塑性材料时，均会发 生后刀面磨损。一般以后刀面的磨损量作为衡量刀具磨损的主要 参数。 • 后刀面磨损分为三个区，由刀尖向刀身方向分别为C、B、N，相 应的磨损量为VC、VB、VN。 • VC：磨损较大，因为刀尖强度差，散热条件差；VB：磨损均匀， 与刀尖相比，强度、散热相对较好。VN：磨损大，因其靠近前 一道工序加工后产生的加工硬化层，或毛坯表面的硬层。
刀具磨损与刀具寿命PPT教案学习
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二、刀具的磨损原因
造成刀具磨损的原因有很多方面，主 要有下 列几种 ：
1．磨粒磨损 磨粒磨损又称机械擦伤磨损。工件或切屑上
的硬质点（如工件材料中的金属碳化物、积屑瘤碎片及
由刀具上摩擦下来的微粒等）在刀具表面上摩擦刻划，由
于这种机械作用，逐渐擦掉刀具表面材料，造成磨粒磨损。磨粒
磨损在各种切削速度下都存在。但在低速切削时，这是 刀具磨损的主要原因。工件中的硬质点较多，工件材料
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切削用量
切削用量中切削速度对刀具寿命影响 最大，其次是进给量，最后是背吃刀 量
用YT5硬质合金车削=0.637GP的碳钢时，通 过实验的方法得出刀具寿命的公式为
T
5 c
f
CT a 2.25 0.75
p
第16页/共18页
总结
理解金属切削过程的实质 掌握切屑的种类和积屑瘤
掌握影响变形、切削力、切削温 度、刀具寿命的因素
第11页/共18页
3、切削过程中的异常现象
在生产实践中，工人师傅常常根据车刀在切削过程中所产生的 异常现象来判断车刀的重磨情况，以确定车刀是否应该重磨。这 种方式只不过要取决于师傅经验的丰富程度。为了帮助在现场能 掌握好车刀的及时重磨工作，介绍一些有效经验，供大家参考。
（1）观察切屑颜色。在切削过程中，当切出的
刀具磨损与刀具寿命
会计学
1
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（2）后面磨损
后刀面磨损的部位主要发生在后刀面上，它是由于刀刃 的刃口圆弧部位与加工表面的摩擦，而在刀刃的下方磨出 后角为零的小棱面所造成的。在何条件下产生后面磨损？
可将其划分为三个区域：
刀尖部分C区——由于强度较低，散热条件较差
二、刀具的磨损原因
造成刀具磨损的原因有很多方面，主 要有下 列几种 ：
1．磨粒磨损 磨粒磨损又称机械擦伤磨损。工件或切屑上
的硬质点（如工件材料中的金属碳化物、积屑瘤碎片及
由刀具上摩擦下来的微粒等）在刀具表面上摩擦刻划，由
于这种机械作用，逐渐擦掉刀具表面材料，造成磨粒磨损。磨粒
磨损在各种切削速度下都存在。但在低速切削时，这是 刀具磨损的主要原因。工件中的硬质点较多，工件材料
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切削用量
切削用量中切削速度对刀具寿命影响 最大，其次是进给量，最后是背吃刀 量
用YT5硬质合金车削=0.637GP的碳钢时，通 过实验的方法得出刀具寿命的公式为
T
5 c
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CT a 2.25 0.75
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总结
理解金属切削过程的实质 掌握切屑的种类和积屑瘤
掌握影响变形、切削力、切削温 度、刀具寿命的因素
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3、切削过程中的异常现象
在生产实践中，工人师傅常常根据车刀在切削过程中所产生的 异常现象来判断车刀的重磨情况，以确定车刀是否应该重磨。这 种方式只不过要取决于师傅经验的丰富程度。为了帮助在现场能 掌握好车刀的及时重磨工作，介绍一些有效经验，供大家参考。
（1）观察切屑颜色。在切削过程中，当切出的
刀具磨损与刀具寿命
会计学
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（2）后面磨损
后刀面磨损的部位主要发生在后刀面上，它是由于刀刃 的刃口圆弧部位与加工表面的摩擦，而在刀刃的下方磨出 后角为零的小棱面所造成的。在何条件下产生后面磨损？
可将其划分为三个区域：
刀尖部分C区——由于强度较低，散热条件较差
刀具磨损和使用寿命
刀具磨损和使用寿命Q:什么是刀具磨损？A:切削加工时，刀具一方面切下切屑，另一方面本身也要发生损坏。
刀具损坏到一定程度，就要换刀（或换新切削刃〉，否则无法进行正常切削，刀具损坏的形式有磨损和破损两类。
刀具磨损后，可明显地发现切削力增大，切削温度上升，切屑颜色改变，工艺系统产生振动，加工表面粗糙度增大，加工精度降低，因此，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。
当使用一把新磨好的刀具进行切削时，随着切削的持续进行，刀具便逐渐磨损，经过一段时间，由于磨损加剧，切削能力显著降低，以致不再符合切削要求，这一现象称为刀具钝化，除磨损外，刀具钝化的方式还有卷刃和在不正常情况下发生的崩刀.钝化的刀具不宜继续使用，需要及时刃磨.在正常切削时，刀具钝化的主要原因是磨损。
刀具磨损决定于刀具材料、工件材料的物理力学性能和切削条件.不同刀具材料的磨损和破损有不同的特点.掌握刀具磨损和破损的特点及其产生的原因和规律，可以正确选择刀具材料和切削条件，保证加工质量并提高生产效率。
Q:刀具磨损的原因？A:切削过程中刀具磨损与一般机械零件的磨损有显著的不同，它表现在以下几个方面。
①刀具与切屑、刀具与工件接触面经常是活性很高的新鲜表面，不存在氧化膜等的污染。
②刀具的前面和后面与工件表面的接触压力非常大，有时甚至超过被切材料的屈服强度。
③刀具与切屑、刀具与工件接触面的温度很高。
硬质合金刀具加工钢料时其接触面的温度可达800〜100CTC;高速钢刀具加工钢料时其接触面的温度可达300〜600eC。
在上述特殊条件下，刀具正常磨损的原因主要是由机械、热和化学三种作用的综合结果，即由工件材料中硬质点的刻划作用产生的硬质点磨损、由压力和强烈摩擦产生的黏结磨损、由高温下产生的扩散磨损、由氧化作用等产生的化学磨损等几方面的综合作用。
刀具磨损与刀具寿命
量达到刀具磨钝标准为止所经过的切削时间，用符号T表示，单位为s
（或min）。
刀具寿命T与切削用量三要素之间的关系可由下面的经验公式确定， 即
T
CT
11
1
vcm f n app
机械制造工艺与设备
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机械制造工艺与设备
刀具磨损与刀具 寿命
刀具磨损与刀具寿命
1.1 刀具磨损的形式及原因
刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两种。 1.正常磨损 可分为前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。 2.非正常磨损 非正常磨损也称为破坏，如崩刃、裂纹、碎裂、卷刃等。
刀具的正常磨损
后刀面的磨损带
1.2 刀具的磨损过程及磨钝标准
加工条件不同，磨钝标准应有所变化。对于粗加工，为了充分 利用正常磨损阶段的磨损量，充分发挥刀具的切削性能，减少换刀 次数，使刀具的切削时间达到最大，磨钝标准应取较大值；对于精 加工，为了保证零件的加工精度及其表面质量，磨钝标准应取较刀具耐用度，是指刃磨后的刀具自开始切削到磨损
1.刀具的磨损过程 刀具的磨损过程一般分为三个阶段，即初期磨损阶段（OA段）、正
常磨损阶段（AB段）和急剧磨损阶段（BC段）。
刀具的磨损过程
2.刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能再继续使用，这个磨损限度称为磨
钝标准。国际标准统一规定，以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的 磨损量VB作为刀具的磨钝标准。
（或min）。
刀具寿命T与切削用量三要素之间的关系可由下面的经验公式确定， 即
T
CT
11
1
vcm f n app
机械制造工艺与设备
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机械制造工艺与设备
刀具磨损与刀具 寿命
刀具磨损与刀具寿命
1.1 刀具磨损的形式及原因
刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两种。 1.正常磨损 可分为前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。 2.非正常磨损 非正常磨损也称为破坏，如崩刃、裂纹、碎裂、卷刃等。
刀具的正常磨损
后刀面的磨损带
1.2 刀具的磨损过程及磨钝标准
加工条件不同，磨钝标准应有所变化。对于粗加工，为了充分 利用正常磨损阶段的磨损量，充分发挥刀具的切削性能，减少换刀 次数，使刀具的切削时间达到最大，磨钝标准应取较大值；对于精 加工，为了保证零件的加工精度及其表面质量，磨钝标准应取较刀具耐用度，是指刃磨后的刀具自开始切削到磨损
1.刀具的磨损过程 刀具的磨损过程一般分为三个阶段，即初期磨损阶段（OA段）、正
常磨损阶段（AB段）和急剧磨损阶段（BC段）。
刀具的磨损过程
2.刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能再继续使用，这个磨损限度称为磨
钝标准。国际标准统一规定，以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的 磨损量VB作为刀具的磨钝标准。
刀具的磨损和刀具的耐用度
而确定v。
1.4加工质量和生产率 1.4.1加工质量
1.加工精度 (1)尺寸精度 零件的实际尺寸与理想尺寸相
接近的程度。 (2)形状精度 零件的实际形状与理想形状相
接近的程度。 (3)位置精度 零件几何要素的实际位置与理
想位置相接近的程度。
2.表面质量
(1)表面粗糙度 1)加工后的残留面积
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
目前常用的工件材料，按相对加工性可以分 为8级。
相对加工性
3.已加工表面质量
较容易获得好的表面质量的材料，其切削加 工性能就较好。
4.切屑控制或断屑的难易
易于断屑的材料，其切削加工性较好。例如， 自动机床和深孔钻削就需要断屑容易。
5.单位切削力
在相同切削条件下，切削力较小的材料，其 切削加工性好。
(2)工件材料强度和硬度较高，选低的切削速 度；反之则选较高的切削速度。
(3)刀具材料的切削性能愈好，切削速度愈高。
1.5材料的切削加工性
工件材料切削加工性是指在一定切削条件下， 对工件材料进行切削加工的难易程度。
1.5.1衡量材料切削加工性的指标 1.一定刀具耐用度下的切削速度VT 当刀具耐用度为T时，切削某种材料所允许的
前刀面
(3)边界磨损 在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠
近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。 1)工件材料 加工铸、锻件等外皮粗糙的工件。 2)原因 在刀刃附近的前、后刀面上，压应力
和剪应力很大，但工件外表面处的切削刃 上应力突然下降，形成很高的应力梯度， 引起很大的剪应力。 3)度量 用VN的宽度。
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。
a.切削温度
1.4加工质量和生产率 1.4.1加工质量
1.加工精度 (1)尺寸精度 零件的实际尺寸与理想尺寸相
接近的程度。 (2)形状精度 零件的实际形状与理想形状相
接近的程度。 (3)位置精度 零件几何要素的实际位置与理
想位置相接近的程度。
2.表面质量
(1)表面粗糙度 1)加工后的残留面积
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
目前常用的工件材料，按相对加工性可以分 为8级。
相对加工性
3.已加工表面质量
较容易获得好的表面质量的材料，其切削加 工性能就较好。
4.切屑控制或断屑的难易
易于断屑的材料，其切削加工性较好。例如， 自动机床和深孔钻削就需要断屑容易。
5.单位切削力
在相同切削条件下，切削力较小的材料，其 切削加工性好。
(2)工件材料强度和硬度较高，选低的切削速 度；反之则选较高的切削速度。
(3)刀具材料的切削性能愈好，切削速度愈高。
1.5材料的切削加工性
工件材料切削加工性是指在一定切削条件下， 对工件材料进行切削加工的难易程度。
1.5.1衡量材料切削加工性的指标 1.一定刀具耐用度下的切削速度VT 当刀具耐用度为T时，切削某种材料所允许的
前刀面
(3)边界磨损 在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠
近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。 1)工件材料 加工铸、锻件等外皮粗糙的工件。 2)原因 在刀刃附近的前、后刀面上，压应力
和剪应力很大，但工件外表面处的切削刃 上应力突然下降，形成很高的应力梯度， 引起很大的剪应力。 3)度量 用VN的宽度。
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。
a.切削温度
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、破损与使用寿命
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相 扩散，即硬质合金中的Ti、W、Co等元素向钢中扩散，而工件中的Fe、 等元素向刀具扩散，导致刀面的硬度、强度下降，脆性增加，刀具磨损加 剧 。 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~ 000℃)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快 所以YT类硬质合金的高温切削性能比YG类好。
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。
防止刀具破损的措施
3、刀具使用寿命的影响因素
（1）切削用量 切削温度直接决定刀具寿命，所以影响切削温度的因素都对刀具寿命
有影响。切削速度对切削温度的影响最大，因而对刀具磨损的影响也最大 通过寿命试验，作出如图3-45所示的寿命曲线。
增加进给量f和背吃刀量ap都将使刀具寿命下降。
（2）刀具几何参数 增大前角γo，切削力减小，切削温度降低，刀具寿命提高。不过前角
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。
第六节 刀具磨损和刀具寿命讲解
T=CT/V1/m f1/m1 ap1/m2 =CT/Vx f yapz
式中 CT——刀具寿命系数，与工件材料、切削条件有关； x、y、z——指数，分别表示切削用量对刀具寿命T的影响， x＞y＞z.
切削用量对刀具寿命T影响由大到小的顺序为：V → f → ap
五、刀具破损
刀具破损分为脆性破损和塑性破损。脆性破损又分为早期和后期两种。 早期脆性破损——切削刚开始或短时间切削后即发生破损，前后刀面尚未产生明显的磨损
通常，高速钢刀具主要磨损原因：硬质点磨损、粘接磨损。
三、刀具磨损过程及磨钝标准
1、刀具的磨损过程 随着切削时间的延长，刀具的磨损将增加。根据切削试验，以切削时间和刀具后刀面
磨 损量VB（或前刀面月牙洼磨损深度KT）为横坐标和纵坐标，可得刀具的磨损典型曲线，如 图所示。由图可知：刀具磨损过程可以分三个阶段。
⑴ 初期磨损阶段 这一阶段磨损曲线的斜率较大，说明磨损较快。因为新刃磨的刀具刃口锋利 ，后刀面
与加工表面接触面积较小，压应力较大；且新刃磨刀具的后刀面存在粗糙不平之处及显微裂 纹等缺陷，所以这一阶段磨损速率较大。
这一阶段时间较短，磨损量通常为：0.05~0.1mm，其大小与刃磨质量有关。 ⑵ 正常磨损阶段
1、刀具寿命及刀具总寿命 刀具寿命：一把刀具由刃磨后开始使用，直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间称刀具寿 命。
刀具总寿命：一把新刀从第一次投入使用，直至这把刀完全报废为止所经历的实际切削时间 称刀具总寿命。
2、刀具寿命的经验公式（切削用量与刀具寿命的关系）
⑴ 切削速度与刀具寿命的关系
选定磨钝标准，固定其他切削条件，在常用的切削速度范围内，取不同的的速度进行
⑶ 关于磨钝标准的几点说明 ① 手册中的磨钝标准，不是固定不变的，应根据实际加工条件灵活应用。 a） 粗加工时，VB值可取偏大值，VB=0.6mm； 精加工时， VB值应取偏小值，VB=0.1mm； b） 加工工艺系统刚性差时，为避免在磨钝标准内产生振动，VB值应取小值。 c） 加工难加工材料时， VB值应取偏小； d） 加工大型工件，为避免中途换刀， VB值可取偏大值，此时通常采用较低的切削速度。
试验刀具磨损与刀具寿命
（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。
（3）剥落 在刀具的前、后刀面上出现 剥落碎片，经常与切削刃一起剥落，有时也 在离切削刃一小段距离处剥落陶瓷刀具端铣 时常发生这种破损。
（4）裂纹破损 长时间进行断续切削后， 因疲劳而引起裂纹的一种破损。热冲击和机 械冲击均会引发裂纹，裂纹不断扩展合并就 会引起切削刃的碎裂或断裂。
2．塑性破损 在刀具前刀面与切屑、后刀面与工件
接触面上，由于过高的温度和压力的作用， 刀具表层材料将因发生塑性流动而丧失切 削能力，这就是刀具的塑性破损。抗塑性 破损能力取决于刀具材料的硬度和耐热性。 硬质合金和陶瓷的耐热性好，一般不易发 生这种破损。相比之下，高速钢耐热性较 差，较易发生塑性破损。
二、刀具磨损过程及磨钝标准 1．刀具磨损过程
2．刀具的磨钝标准
国际标准ISO推荐硬质合金车刀刀具 寿命试验的磨钝标准，有下列三种可供选 择：
（1）VB＝0．3mm； （2）如果主后刀面为无规则磨损，取 VBmax=0．6mm； （3）前刀面磨损量 KT＝（0．06＋ 0．3f）mm。
在切削加工中，刀具有时没有经过正常 磨损阶段，而在很短时间内突然损坏，这种 情况称为刀具破损。破损也是刀具损坏的主 要形式之一。
破损是相对于磨损而言的。
刀具的破损形式分为脆性破损和塑性破 损。
1．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。
（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。
刀具磨损和刀具寿命讲解
f T m1 C1 a pT m2 C2
综合式速度、进给量、切削深度，可以得到切削用量与耐用度的一
般关系式：
T
vx
CT f y apz
式中 CT—耐用度系数，与刀具、工件材料和切削条件有关； 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σ b=0.637GPa的碳钢时， (f>0．5mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为：
机械磨损
热磨损
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，而热磨损和化学磨 损是由粘结、扩散、腐蚀等引起。
（1）硬质点磨损
这主要是由于工件材料中的杂质、基体组织中所含的碳化 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。它们在刀具表面上划出一条条沟纹。
各种切削速度下刀具都会产生硬质点磨损，但低速时它是 刀具磨损的主要原因。因为这时切削温度较低，其它各种形式 的磨损还不显著。一般可以认为，由硬质点磨损产生的磨损量 与切削路程或刀具与工件相对滑动距离成正比。
(2)后刀面磨损 由于后刀面和加工表面问的强烈摩擦， 后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面， 这种磨损形式称作后刀面磨损。
切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削
塑性材料时，后刀面磨损是主要形态。
后刀面上的磨损棱带往往不均匀，刀尖附近(C区)因
强度较差，散热条件不好，磨损较大；中间区域(B区)磨
刀具磨损耐用度直线的方程为：
logv= -mlogT+logC0
故 vTm=C0
式中 v——切削速度(m／min)； T——刀具耐用度(min)； m——指数，表示v—T之间影响的程度： C0——系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。
综合式速度、进给量、切削深度，可以得到切削用量与耐用度的一
般关系式：
T
vx
CT f y apz
式中 CT—耐用度系数，与刀具、工件材料和切削条件有关； 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σ b=0.637GPa的碳钢时， (f>0．5mm/r)切削 用量与刀具耐用度的关系为：
机械磨损
热磨损
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，而热磨损和化学磨 损是由粘结、扩散、腐蚀等引起。
（1）硬质点磨损
这主要是由于工件材料中的杂质、基体组织中所含的碳化 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。它们在刀具表面上划出一条条沟纹。
各种切削速度下刀具都会产生硬质点磨损，但低速时它是 刀具磨损的主要原因。因为这时切削温度较低，其它各种形式 的磨损还不显著。一般可以认为，由硬质点磨损产生的磨损量 与切削路程或刀具与工件相对滑动距离成正比。
(2)后刀面磨损 由于后刀面和加工表面问的强烈摩擦， 后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面， 这种磨损形式称作后刀面磨损。
切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削
塑性材料时，后刀面磨损是主要形态。
后刀面上的磨损棱带往往不均匀，刀尖附近(C区)因
强度较差，散热条件不好，磨损较大；中间区域(B区)磨
刀具磨损耐用度直线的方程为：
logv= -mlogT+logC0
故 vTm=C0
式中 v——切削速度(m／min)； T——刀具耐用度(min)； m——指数，表示v—T之间影响的程度： C0——系数，与刀具、工件材料和切削条件有关。
浅谈刀具磨损与刀具的使用寿命
ｂａｃｋ－ｆａｅｅ ｏｆ ｔｏｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔ。ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ—
ｏｒ
ＷＯｍ ｒａｐｉｄｌｙ
ｓｌｏｗｌｙ ｗｉｌｌ ａｆｆｅｃｔ ｉｔｓ ｕｓｅｄ
ｌｉｆｅ－ｓｐａｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｕｔｔｉｎｇ－ｔｏｏｌ ｗｏｎｌ；ｃｕｔｔｉｎｇ－ｔｏｏｌ’ｓ ｕｓｅｄ ｌｉｆｅ
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压（大于工件材料的屈服应力）高温作用下进行的，所以刀具的 磨损原因极其复杂，按性质大体可分为机械的作用和热一化学作 用二类。 第一类：机械作用的磨损 两相接触物体表面问，具有相对运动时，硬物体使软物体 摩擦面上材料减少的现象，称为机械磨损。刀具材料虽比工件 材料硬，但从微观匕看，在工件材料中包含有氧化物（ｓｉ０。、Ａ１２０，）， 碳化物（Ｆｅ２ｃ、ｓｉｃ）等硬质点。这些硬质点的硬度很高。它们象切
６５
［４］郑文虎难切削材料加工技术问答［Ｍ］ｊ匕京：北京出版社．
２００１．３
责任编辑李燕
Ｔａｌｋｉｎｇ
ａｂｏｕｔ
Ｃｕｔｔｉｎｇ－ｔｏｏｌ
ＹＡＮＧ
Ｗｏｒｎ
Ｐｉｎｇ
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ｉｔｓ
Ｕｓｅｄ
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（Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
４００７１２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｓｔｒｏｎｇ ｒｕｂｂｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｆｏｒｔｈｆａｃｅ ｏｆ ｔｏｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈｉｐ。ｔｈｅ ｔｏｏｌ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｏｖｅｒｐｒｅｓｓ ｉｓ ｗｏｒｎ ｄｕｒｉｎｇ ｃｕｔｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｏｏｌ’Ｓ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅｍ．
刀具磨损和刀具寿命new
工 件 材 料 工件材料的物理力学性能也是 影响刀具寿命的重要因素，工件材料的强度、硬度 和韧性越高，延伸率越小，切削时均能使切削温度 升高，刀具寿命降低。
切 削用量
16
4、刀具耐用度的选用
刀具寿命对生产率和加工成本的影响：
17
刀具耐用度的选用原则
通过比较可知：Tc> Tp；Vc>Vp 刀具耐用度的选用原则： ① 一般情况下，应采用最低成本刀具耐用
10
刀具磨钝标准
磨钝标准：刀具后刀面中间区段的平均磨损量允许达 到的最大值（用VB值表示）。
刀具磨钝以后必须重新刃磨。
11
3、刀具磨钝标准的选择原则
对于粗加工刀具：应尽快切除工件毛坯上的加工余量，
故可采用较大的磨钝标准，来延长刀具的耐用度；
对于精加工刀具：加工余量不大，但加工精度要求较高， 切削时需要具有锋利刀刃的刀具，故应选用较小的磨钝标 准。
磨损机理：当切削温度在7000C以上时，空气中的氧与刀具 材料中的WC、TiC、C氧化而产生较软的氧化物，切削过 程中被切屑带走而造成的刀具磨损。
7
切削速度对刀具磨损强度的影响
1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；及刀具磨钝标准
1、刀具磨损过程
实践证明：刀具随着切削时间的延长，磨损逐渐 增加，但磨损强度不同：
度Tc。 ② 当需要完成紧急生产任务或生产中出现
了不平衡加工环节时，应采用最高生产率 刀具耐用度Tp 。
18
3
后刀面的磨损
C区：刀尖处强度和散热条件均较差，磨损严重； N区：靠近工件外皮处，磨损严重； B区：比较均匀。 后刀面的磨损B区的平均磨损量VB表示。 切削过程中，后刀面不可避免会发生磨损。
4
切 削用量
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4、刀具耐用度的选用
刀具寿命对生产率和加工成本的影响：
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刀具耐用度的选用原则
通过比较可知：Tc> Tp；Vc>Vp 刀具耐用度的选用原则： ① 一般情况下，应采用最低成本刀具耐用
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刀具磨钝标准
磨钝标准：刀具后刀面中间区段的平均磨损量允许达 到的最大值（用VB值表示）。
刀具磨钝以后必须重新刃磨。
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3、刀具磨钝标准的选择原则
对于粗加工刀具：应尽快切除工件毛坯上的加工余量，
故可采用较大的磨钝标准，来延长刀具的耐用度；
对于精加工刀具：加工余量不大，但加工精度要求较高， 切削时需要具有锋利刀刃的刀具，故应选用较小的磨钝标 准。
磨损机理：当切削温度在7000C以上时，空气中的氧与刀具 材料中的WC、TiC、C氧化而产生较软的氧化物，切削过 程中被切屑带走而造成的刀具磨损。
7
切削速度对刀具磨损强度的影响
1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；及刀具磨钝标准
1、刀具磨损过程
实践证明：刀具随着切削时间的延长，磨损逐渐 增加，但磨损强度不同：
度Tc。 ② 当需要完成紧急生产任务或生产中出现
了不平衡加工环节时，应采用最高生产率 刀具耐用度Tp 。
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3
后刀面的磨损
C区：刀尖处强度和散热条件均较差，磨损严重； N区：靠近工件外皮处，磨损严重； B区：比较均匀。 后刀面的磨损B区的平均磨损量VB表示。 切削过程中，后刀面不可避免会发生磨损。
4
第六节 刀具磨损和刀具寿命
后刀面的磨损带 往往不均匀，可分为：C区、B区、N区。 C区——刀尖部分，（因刀尖部分强度较低，散热条件又差）磨损比较严重，用其最大 值VC表示其磨损程度。
B区——后刀面磨损带中间部位，磨损比较均匀，平均磨损带宽度以 VB表示，而最大磨 损宽度以VBmax表示。 N区——主、副切削刃分别与工件待加工表面和已加工表面接触的地方，通常磨出较深 的沟纹，这个区域的磨损称之为边界磨损（单独介绍）。 后刀面的磨损主要指B区的磨损。 切削铸铁或以较小的切削厚度切削塑性材料时，具磨损原因
刀具磨损不同于一般机械零件的磨损，主要表现为： ① 刀具与切屑、工件间的接触面状态是：刀具表面很洁净，通常表面形成的各种膜已 不存在；切屑和工件表面是活性很高的新鲜表面，不存在氧化膜等的污染。
②刀具与切屑、工件间的接触面上的接触压力很大、接触温度很高。（硬质合金刀， 通常工作温度可达800~1000℃；高速钢刀具，工作温度也可达300~500℃)，所以刀具 的正常磨损原因主要是机械、热、化学三种作用的综合结果，表现为：机械磨损（硬质点 磨 损）、粘接磨损、扩散磨损和化学磨损等。 1、硬质点磨损 切削过程中，工件材料中的杂质、材料基体组织中所含的碳、氮化物、氧化物等硬质 点 及积屑瘤碎片等，在刀具表面上划出一条条的沟纹，称为硬质点磨损 在各种切削速度下的刀具都存在硬质点磨损，但它是低速刀具磨损的主要原因。如高 速 钢刀具这种磨损比较明显。 2、粘接磨损 粘接是指刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生的结合现象。切削时，刀具与切 屑、工件新鲜表面间实际接触面上，通常存在很大的压力及很高的温度，因而它们之间会形 成冷焊点（粘接），两摩擦表面的粘接点因相对运动将产生破裂。粘接点的破裂通常会发生 在硬度较低的一方即工件材料上，但刀具材料往往有组织不均匀、存在内应力、微裂纹及空 隙、局部软点等缺陷，所以刀具表面也常发生破裂而被工件材料带走，形成了粘接磨损。 粘接磨损一般在中高切削速度下易发生（切削区的温度500~700℃）。
刀具磨损、刀具寿命以及切削用量的选择
三、刀具寿命 1．刀具寿命的定义
刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨 钝标准为止所经历的总切削时间，称为刀具寿 命，用 T 表示。
一把新刀往往要经过多次重磨，才会报废， 刀具寿命指的是两次刃磨之间所经历的切削时 间。
刀具寿命乘以刃磨次数，得到的就是刀具总 寿命。
2．刀具寿命的经验公式
切削速度与刀具寿命的关系
当T给定时，为保证最高生产率，应优先考虑 选取最大可能的ap,其次选尽可能大的f,最后根据 刀具寿命的限制确定V。实际上，ap和f的选择要 受到切削力、保证表面质量等条件的限制，并不 能任意提高，而应从工艺手册中查出。
3．切削用量三要素的选用
1)确定被吃刀量 ap
背吃刀量根据加工余量确定。粗加工时，只要机 床功率许可，粗加工余量尽可能在一次走刀中全部 切除。下面几种情况，可几次走刀分切：
在切削加工中，刀具有时没有经过正常磨损 阶段，而在很短时间内突然损坏，这种情况称 为刀具破损。
破损也是刀具损坏的主要形式之一，破损可认 为是一种非正常的磨损，因为破损和磨损都是在 切削力和切削热的作用下发生的。
磨损是逐渐发展的过程，而破损是突发的。破 损的突然性很容易在生产过程中造成较大的危害 和经济损失。
确定刀具寿命的原则
➢ 最大生产率刀具寿命 ➢ 最小成本刀具寿命
一般情况下，应采用最小成本刀具寿命。在生产任务紧迫或生 产中出现节拍不平衡时，可选用最高生产率刀具寿命。
制订刀具寿命时，还应具体考虑以下几点：
1）刀具构造复杂、制造和磨刀费用高时，刀具寿命应规定得高 些;
2）多刀车床上的车刀，组合机床上的钻头、丝锥和铣刀，自动 机及自动线上的刀具，因为调整复杂，刀具寿命应规定得高些;
（2）进给量f 根据图提供的加工表面粗糙度Ra=3.2μm
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第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
1、刀具的磨损形态
（一）前刀面磨损
切塑性材料，v 和ac较大时， 在前刀面上形成月牙洼磨损， 以最大深度KT 表示
（二）后刀面磨损
切铸铁或v 和ac较小切塑性 材料时，主要发生这种磨损。
第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC； 中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处 磨损严重，以VN表示。
第六节 刀具磨损和刀具寿命
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。刀具损坏到一定程度，就要换刀或更换 新的刀刃，才能进行正常切削。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；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。 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。
条件下。
第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
3、刀具磨损过程
1. 初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关 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
3. 急剧磨损阶段
切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀
第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
第二章 切削 过程及其控制
（三）边界磨损
切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接 触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、硬 质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。
第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
2、刀具磨损机制 （一）硬质点划痕
切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对
刀具表面刻划作用造成的机械磨损。 低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因(HSS刀)。
（二冷焊粘结
刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原 子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。相对运动使粘 接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。 中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬 度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。
第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
（三）扩散磨损
刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素
在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损。 切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快； 高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。
（四）化学磨损
一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起
化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损。 化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削
2.6 刀具磨损和刀具寿命
刀具寿命T的选择
第二章 切削 过程及其控制
2.6 刀具磨损和刀具寿命
小结
• 1.了解： 刀具状态监控的意义和方法 • 2.理解： 刀具磨损等物理现象及其内在联系 • 3.掌握： 刀具磨损的形态和磨损过程； ★ 刀具寿命的影响因素和影响规律； 磨钝标准和刀具寿命的概念 • 4. 难点： 刀具寿命的经验公式的理解