刀具的磨损过程及磨损钝标准
第6章 刀具磨损和刀具耐用度
(vc3 、 T3)…各点。可发现，在一定切削速度范围内， 这
些点基本上在一条直线上。
c 1＞ c 2＞ c 3＞ c 4
VB
T1
T2 T
T3
T4
不同vc时的刀具磨损曲线
( ln ln ln ln
1 2 3 4
c 1,T1 )
(
c 2,T2 )
(
c 3,T3 )
ln
(
c 4,T4 )
lnT1
lnT2 lnT
14
切削速度对刀具磨损强度的影响
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第三节 刀具磨损过程及磨钝标准
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； 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。
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1.刀具的磨损过程
1）初期磨损阶段 2）正常磨损阶段 3）急剧磨损阶段
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1）初期磨损阶段
这一阶段磨损曲线的斜率较大。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。 新刃磨后的刀面上的微观粗糙度也加速了磨损。 初期磨损量的大小与刀具刃磨质量有很大关系， 通常在VB＝0.05—0.1mm之间。 经过研磨的刀具，其初期磨损量小，而且要耐 用得多。
切削速度v（m/min）
800 600 500 400 300 200
陶瓷刀具 （VB=0.4mm） 硬质合金 （VB=0.4mm）
第四章-刀具磨损及磨钝标准(机械制造技术A)
2.后刀面的磨损：
刀尖
B区
VBmax
待加工表面有上道工序产生的加工硬化或毛坯 表面硬层的影响
N区
C区
⑴ 后刀面磨损的特征
① C区：在靠近刀尖的位置。 特征：此部位切削过程中承受较大的切削力和较 高的切削温度，强度和散热条件差，所以磨损较 大。其磨损量用VC表示。
② N区：在靠近工件待加工表面的位置。 特征：由于加工表面的加工硬化或毛坯表面硬层 的影响，会在此部位造成较大的磨损且形成磨损 缺口。其磨损量用VN表示；
在高温高压下，刀具材料中的元素扩散到切屑 和工件材料中，工件材料中的铁元素又扩散到刀具 表层，从而改变了刀具表层的化学成分，使其硬度 和强度下降，磨损加剧。
⑵ 发生场合：
元素的耐热性差，则原子的稳定性差，易发生 扩散磨损；元素的耐热性好，则原子的稳定性好， 不易发生扩散磨损。
4）氧化磨损
Co3O4，CoO，WO3，TiO2
发生场合：工具钢刀具磨损的主要原因。
不同切削温度对磨损的影响:
温度对磨损的影响
1—粘结磨损 2—磨粒磨损 3—扩散磨损 4—相变磨损 5—氧化磨损
4.1 刀具磨损的形式及原因 刀具的磨损过程
D
C B
A
后刀面磨损量
刀具磨损的典初型期曲磨线损
正常磨损
剧烈磨损
1.初期磨损 图中AB段 • 特点：磨损较快 • 机理：
1.前刀面磨损
(1)前刀面磨损的特征 ①磨损后在前刀面上形成了一个月牙洼 ②月牙洼和刀刃之间有一个窄边； ③随着磨损的加剧，月牙洼不断扩展，该
窄边越来越窄，最后导致刀刃崩刃。
⑵ 发生前刀面磨损的场合： 用较高的切削速度和较大的切削厚度切削
塑性材料时产生前刀面磨损。
刀具在数控加工中磨损的过程与三个阶段
⼑具在数控加⼯中磨损的过程与三个阶段⼑具磨损的三个阶段：既、初期磨损、正常磨损、剧烈磨损。
⼑具磨损三阶段
1、⼑具初期磨损阶段
如上图第⼀段曲线为⼑具的初期磨损阶段，曲线的斜率很⼤，⼑具磨损得很快。
因为⼑具
刃磨后的切削刃表⾯具有⼀定的粗糙度。
它与加⼯表⾯实际接触⾯积很⼩，让切削刃和加⼯表
⾯的应⼒集中，所以在后⼑⾯上迅速磨出⼀条窄⾯，让切削刃和加⼯表⾯的接触压⼒减少，⼑
具的磨损速度逐渐减少并趋于稳定，直到初期磨损阶段结束。
初期磨损量的⼤⼩和⼑具的刃磨质量有着⾮常⼤的关系，通常初期磨损量在0.05~0.1mm。
经过研磨的数控⼑具初期磨损量很⼩，它⽐未经过研磨的⼑具耐⽤度⼤⼤提升，所以要注意提
升⼑具的刃磨质量。
2、⼑具正常磨损阶段
上图第⼆段曲线是⼑具的正常磨损阶段，曲线的斜率很⼩，⼑具磨损较慢。
经过初期磨损
后的切削刃和⼯件接触⾯积增加，接触压⼒变低，磨损量的增加也趋于缓慢，磨损宽度随时间
增长⽽均匀增加。
正常磨损阶段的曲线基本上是⼀条向上倾斜的直线段。
直线的斜率越低，表
⽰⼑具越耐磨。
这个阶段就是⼑具的有效⼯作时间。
3、剧烈磨损阶段
第三段曲线为⼑具的剧烈磨损阶段。
这个阶段曲线很陡，⼑具的磨损⾮常快。
在铣削加⼯
过程中，如果⼑具的使⽤超过了正常磨损阶段，⼑具将发⽣剧烈的磨损。
在剧烈磨损阶段，⼑具的切削刃明显变钝，切削⼒和切削温度都明显增加。
如果⼑具还继续使⽤，会让⼑具材料消耗增加，甚⾄让⼑具报废，增加⽣产加⼯成本，同时降低零件表⾯的加⼯
精度，严重时，还会让加⼯件报废。
刀具磨钝标准
刀具磨钝标准刀具是我们日常生活中常用的工具之一，无论是厨房刀具还是工业生产中的刀具，经过一段时间的使用后都会出现磨钝的情况。
刀具磨钝不仅影响工作效率，还可能带来安全隐患。
因此，了解刀具磨钝标准并正确进行磨削是非常重要的。
本文将针对刀具磨钝标准进行详细介绍，希望能对大家有所帮助。
首先，我们需要了解刀具磨钝的原因。
刀具磨钝的主要原因是使用过程中刀刃与被切割物质的摩擦磨损，导致刀刃失去原有的锋利度。
此外，刀具的材质、使用频率、切割物质的硬度等因素也会影响刀具的磨钝程度。
针对刀具磨钝的标准，我们需要根据不同类型的刀具和使用场景来进行具体分析。
一般来说，刀具的磨钝标准可以从以下几个方面进行评估：1. 刀刃形状，刀刃的形状是判断刀具是否磨钝的重要标准之一。
通常情况下，刀刃应该保持锋利，边缘清晰，没有明显的磨损或变形。
2. 切割效果，刀具的主要作用是进行切割，因此切割效果也是判断刀具磨钝的重要指标。
如果刀具在使用过程中出现切割不畅、切口不平整等情况，说明刀具已经磨钝。
3. 使用感受，通过手感来判断刀具的磨钝程度也是一种常见的方法。
通常情况下，磨钝的刀具在使用时会感觉到阻力增加，切割时需要用更大的力气。
针对不同类型的刀具，我们还需要根据其具体特点来确定磨钝标准。
比如厨房刀具需要保持锋利度以确保食材切割的效果和安全性，而工业生产中的刀具则需要根据具体的生产需求来确定磨钝标准。
在进行刀具磨削时，我们也需要根据刀具的具体情况来选择合适的磨削方法和工具。
一般来说，磨削刀具可以采用磨刀石、磨刀机等工具，根据刀具的材质和形状来选择合适的磨削角度和力度。
在磨削过程中，我们还需要注意保持刀具的稳定性，避免出现不必要的损坏。
总的来说，刀具磨钝标准是根据刀具的形状、切割效果和使用感受来进行评估的。
针对不同类型的刀具和使用场景，我们需要根据具体情况来确定磨钝标准，并采取合适的磨削方法进行处理。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解刀具磨钝标准，有效地进行刀具磨削工作。
刀具磨损与刀具耐用度
（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。
铣刀磨损阶段划分标准
铣刀的磨损阶段大致可以分为以下三个阶段：
1.初期磨损阶段：这一阶段磨损较快，主要是铣刀在刃磨后，表面砂轮磨痕产生的凸
峰和刀刃处的毛刺在较短的时间内很快被磨平，若凸峰大，毛刺严重则磨损量大。
提高铣刀的刃磨质量，用研磨或用油石修光刀刃和前面、后面，能有效地减少初期磨损阶段的磨损量。
2.正常磨损阶段：这个阶段也被称为工作寿命阶段。
在这个阶段中，铣刀的磨损率会
因工件材料、切削条件、刀具材料和刀具结构的不同而变化。
3.急剧磨损阶段：当铣刀的切削刃变钝或刀刃破损严重时，刀具与工件的摩擦急剧增
加，切削力、切削热急剧增高，导致刀具很快磨损，这种磨损称为急剧磨损阶段。
以上是铣刀磨损阶段的主要划分标准，当铣刀处于不同的磨损阶段时，其性能和使用效果也会有所不同。
因此，在生产过程中，需要根据实际情况选择合适的铣刀并进行定期更换。
刀具磨损与刀具寿命
（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
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1
vcm f n app
机械制造工艺与设备
谢谢观看！
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
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。
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。
刀具磨损和刀具寿命讲解
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。
刀具磨损和刀具寿命new
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
(刀具磨损与刀具耐用度)
f
2.25a
0.75 p
5. 影响刀具耐用度的因素
2) 刀具参数的影响： 0 T ； r 散热 T
3) 工件材料： HBs b 功耗 磨损 T
4) 刀具材料：热硬性 耐磨 T 。
后刀面磨损 （切削脆性金属或切削厚度较小时）
前刀面磨损 （高速、大进给切削塑性金属时）
1 刀具磨损形式
1 刀具磨损形式
前刀面磨损 － 月牙洼磨损
1 刀具磨损形式
1)前刀面磨损
1 刀具磨损形式
2)后刀面磨损
1 刀具磨损形式
3)前、后刀面同时磨损
2. 磨损过程与磨钝标准
磨损过程 三阶段
2. 磨损过程与磨钝标准
磨钝标准 － 刀具用到急剧磨损前的最大磨损量。
规定后刀面磨损带中间均匀磨损量允许达到的 最大值，以VB表示。
（ VB 值的大小与加工要求有关） 参见 P39 表2.8
3. 磨损原因
A、磨粒磨损 （高速钢刀具）
切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度，但其 结构中经常含有一些硬度极高的微小的硬质点， 能在刀具表面刻划出沟纹，这就是磨粒磨损。
3. 磨损原因
C、扩散磨损－化学磨损 硬质合金刀具常见。
3. 磨损原因
D、相变磨损 合金工具钢、高速钢常见。
刀具表面金相组织发生变化
造成刀具的塑性破坏
3. 磨损原因
E、氧化磨损 当切削温度达700—800℃时，空气中的
氧便与硬质合金中的钴及碳化钨、碳化钛等 发生氧化作用，产生较软的氧化物(如Co304、 Co0、W03、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形 成磨损，这称为氧化磨损。
硬质点有碳化物(如Fe3C、TiC、VC等)、氮化物(如TiN、 Si3N4等)、氧化物(如Si02、A12O3等)和金属间化合物。
机械制造技术基础 第二章 第六节 刀具磨损和刀具寿命
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 （一般VB≤0.1mm)。 后期脆性破损——加工一段时间后，刀具材料因疲劳而引起的破损。
1、刀具脆性破损的形态 ⑴ 崩刃 ——在切削刃上产生小的缺口，刀具还能继续切削。陶瓷、立方氮化硼等脆性材 料的刀具常发生这种崩刃。 ⑵ 碎断——切削刃上发生小块碎裂或大块断裂，不能继续正常切削。 刀尖与切削刃处发生小 碎块属于早期碎断，一般还可重磨再用，硬质合金和陶瓷 刀具断续切削时常出现 这种早期碎断；刀尖处发生大块断裂，不可能再重磨使 用，多数是断续切削较长 时间后，没有及时换刀，因刀具材料疲劳而造成断裂。 ⑶ 剥落——在前、后到面上几乎平行于切削刃而剥下一层碎片，经常连切削刃一起剥落。 多是断续切削时的一种早期破损现象。陶瓷铣刀片易出现这种破损；硬质合金刀 具形成积屑瘤时，也会造成这种破损。 ⑷ 裂纹破损——在较长时间断续切削后，由于疲劳而引起裂纹的一种破损。 有因热冲击而引起的通常垂直或倾斜于切削刃的热裂纹；也有因机械冲击而 发生的平行于切削刃或成网状的机械疲劳裂纹。
3、边界磨损 —— N区磨损。 边界磨损严重的宏观原因是： 主切削刃与工件待加工表面接触处，切削刃切削的是上道工序的硬化层或毛坯表面； 另此处存在很高的应力梯度及很高的温度梯度，这将引起很大的剪应力。 副切削刃与已加工表面接触处，由于加工硬化作用，副切削刃与工件接触处的切削厚 度减薄到零，引起这部分刀刃打滑；同时，这部分也存在一定的应力梯度及温度梯度，也 会引起较大的剪应力。
后刀面的磨损带 往往不均匀，可分为：C区、B区、N区，如图。 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。
刀具磨损、破损与使用寿命
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
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。
刀具磨钝标准
刀具磨钝标准
1. 刀具的磨损过程，刀具的磨损过程可分为三个阶段：
（1）初期磨损阶段。
磨损曲线的斜度较大。
由于新刀具的切削刃很锋利，后刀面与加工表面的实际接触面积很小，压强很大，故磨损很快。
（2）正常磨损阶段。
经过初期磨损后，刀具粗糙表面已经磨平，缺陷减少，刀具后刀面与加工表面接触面积变大，压强减小，进入比较缓慢的正常磨损阶段。
后刀面的磨损量与切削时间近似地成比例增加。
正常切削时，这个阶段时间较长，是刀具的有效工作时期。
（3）急剧磨损阶段。
当刀具破损带达到一定程度后，刀面与工件摩擦过大，导致切削力与切削温度迅速增高，产生的切削力大。
如果刀具继续工作，不但不能保证加工质量和精度，而且降低切削效率，磨损急剧增加，应在发生急剧磨损之前及时换刀。
2. 刀具的磨钝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。
由于多数切削情况下均可能出现后刀面的均匀磨损量。
此外，VB值比较容易测量和控制，因此常用VB值来研究磨损过程，作为衡量刀具的磨钝标准。
ISO标准统一规定以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准自动化生产中的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标准，称为径向磨损量NB。
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六章刀具磨损和刀具使用寿命
• 6.1.2非正常磨损
• 在生产中，常会出现刀具突然崩刃、卷刃或刀片碎裂 的现象，被称为非正常磨损。
• 1.塑性破损 切削时，刀具由于高温高压的作用，使刀具前、后刀 面的材料发生塑性变形，刀具丧失切削能力，这种破 损称为塑性破损。与硬度比有关.硬质合金不易产生.
• 2.脆性破损
• 在振动、冲击切削条件的作用下，刀具尚未发生明显 磨损（VB≤0.1mm），但刀具切削部分却出现了刀刃 微崩或刀尖崩碎、刀片或刀具折断、表层剥落、热裂 纹等现象，使刀具不能继续工作，这种破损种磨损原因可归纳成下列几点：
• （1）高速钢刀具的耐热性及硬度比硬质合金低，粘蚀磨 损及磨粒磨损占的比例大，而扩散磨损占的比例不大。当 用高速钢切削高温合金等难切削材料时，应选用提高耐热 性与提高硬度的高性能高速钢。
• （2）刀具与工件材料粘结强烈，则粘蚀磨损占的比例增 大。
• （3）工件中硬质点数增加，则磨粒磨损占的比例增大。
• （4）周围介质化学作用容易引起切削刃边缘部位的月牙 洼磨损。
• （5）切削一些难加工材料时热电磨损占有一定比例。
• 在多数原因中都是随着切削温度的升高而加剧磨损，例如 扩散磨损、热电磨损及化学磨损等。所以切削温度是确定 磨损快慢的一个重要指标。当达到一定温度后，温度越高， 磨损越快 。
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；4-化学磨损
则刀具材料与工件材料的硬度都随之变化。假如切削 速度的变化使工件材料的硬度下降而硬质合金的硬度 基本没有下降，则粘结磨损会减少。
• 6.2.3扩散磨损 在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下相互扩 散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损。
• 扩散磨损是硬质合金刀具磨损的主要形式，是加剧刀具磨损的一 种原因。常与粘结磨损同时产生。
刀具磨损及磨钝标准
5
待加工表面有上道工序产生的加工硬化或毛坯 表面硬层的影响
N区
C区
----------------------------------------------
6
⑴ 后刀面磨损的特征
① C区：在靠近刀尖的位置。
特征：此部位切削过程中承受较大的切削力和较 高的切削温度，强度和散热条件差，所以磨损较 大。其磨损量用VC表示。
发生氧化作用，产生疏松脆弱的氧化物。切削时这 些氧化物被切屑和工件带走，形成刀具的氧化磨损。
⑵ 发生场合：
硬质合金中的碳化钛含量较低时，则氧化较快， 易发生氧化磨损。
5）相变磨损
切削温度超过相变温度时，刀具金相组织发生 变化，使表层的硬度下降造成刀具的相变磨损。
发生场合：工具钢刀具磨损的主要原因。
----------------------------------------------
⑵ 发生场合：
元素的耐热性差，则原子的稳定性差，易发生 扩散磨损；元素的耐热性好，则原子的稳定性好， 不易发生扩散磨损。
----------------------------------------------
15
4）氧化磨损
Co3O4，CoO，WO3，TiO2
⑴ 磨损过程：
空气中的氧与刀具硬质合金中的钴和碳化钨等
◆ 2.正常磨损的三种形式： ⑴前刀面磨损 ⑵后刀面磨损 ⑶前刀面和后刀面同时磨损
----------------------------------------------
2
1.前刀面磨损
----------------------------------------------
3
(1)前刀面磨损的特征 ①磨损后在前刀面上形成了一个月牙洼 ②月牙洼和刀刃之间有一个窄边； ③随着磨损的加剧，月牙洼不断扩展，该
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磨损过程及磨损钝标准
损标准加工磨损量测量粗糙度阶段变化难加工材料自动化生产切削性能国际标准
磨损到一定的限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。
典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示，AB是
段，BC是正常磨损阶段，CD是急剧磨损阶段。
使用刀具时，应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。
刀具磨损的检测
两大类：一类是直接测量法，它是在非切削时间内直接测量（或通过工件尺寸的变化来测量）刀具的磨耗量；另一类
法，它是在切削时测定与刀具有关的物理量（如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度）的变化来判断。
在实际生产中，不允许经常卸下刀具来测量磨损量，因
09-11-24 15:26:27
刀具磨损到一定的限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。
典型的刀具磨损过程曲线如图2-5所示，AB是初期磨损阶段，BC是正常磨损阶段，CD是急剧磨损阶段。
使用刀具时，应在急剧磨损阶段之间、前即使更换。
刀具磨损的检测方法可分为两大类。
一类是直接测量法，它是在非切削时间内直接测量（或通过工件尺寸的变化来测量）刀具的磨耗量。
另一类为间接测量法，它是在切削时测定与刀具有关的物理量（如切削力、振动与嗓声、切削温度、已加工表面粗糙度）的变化来判断刀具的磨损。
在实际生产中，不允许经常卸下刀具来测量磨损量，因而总是根据切削过程中发生的一些现象来判断刀具是否已经磨钝。
例如粗加工时，可以观察已加工表面是否出现亮带，切屑颜色和形状是否变化，以及是否出现振动和不正常的声音等。
精加工可观察已加工表面粗糙度的变化以及测量加工零件的形状和尺寸精度等。
在用实验评定刀具材料的切削性能时，常与后刀面的磨损量作为衡量刀具磨钝的标准。
国际标准ISO统一规定以1/2切削深度处后刀面上测定的磨损带宽度VB（见图2-4）作为刀具磨钝标准。
但对自动化生产用的刀具及预调刀具等，则长以沿工件径向的刀具磨损尺寸（称为刀具的径向磨损量NB）作为衡量刀具的磨钝标准。
-5 典型的刀具磨损过程曲线加工条件不同时所规定的磨钝标准也不同，例如精加工的磨钝标准较小，粗加工较大。
工艺系统的刚度较低时，应考虑在磨钝标准内是否会振动，所以规定的磨钝标准较小。
切削难加工材料时，磨钝标准较小。
各种刀具磨钝标准的具体数值可参考有关专业手册。
[评论] 好文章烂文章
[原文] http://www.jd37.c om/tec h/200811/40857.html。