刀具磨损破损和刀具耐用度PPT
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近刀尖处，因为ac减小、切削刃打滑，所以磨出较深的沟纹(如
图6－ 1(a)、(b)所示)。加工铸、锻件等外皮粗糙的工件，也 容易发生边界磨损。
磨损形式随切削条件的改变可以互相转化。在大多数情况 下，后刀面都有磨损，且VB直接影响加工精度，加之便于测量， 所以常以VB表示刀具磨损程度。
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6.2 刀具磨损的原因
刀具磨损过程
（1) 初期磨损阶段。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，
在切削时很快被磨去，故磨损较快。经研磨过的刀具，初期的
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1、硬质点磨损
硬质点磨损是指工件上具有一定擦伤能力的硬质点，如碳 化物、积屑瘤碎片、已加工表面的硬化层等， 在刀具表面上 划出一条条沟纹而造成的磨损。
硬质点硬度超过刀具材料基体的硬度。 硬质点磨损是拉刀、板牙等高速钢制造的低速切削刀具磨 损的主要原因，硬质合金刀具发生硬质点磨损的情况较少。
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2、粘结磨损
与铁相互扩散强度的由大到小的顺序为： 金刚石－碳化硅－立方氮化硼－氧化铝 与钛合金相互扩散的由大到小的顺序为： 氧化铝－立方氮化硼－碳化硅－金刚石
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4、化学磨损(氧化磨损)
在高温下(700～800℃)，刀具材料与某些周围介质起化学 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， 这样形成的刀具磨损称为化学磨损。
硬质合金刀具高速切削钢料时，主要是扩散磨损，并伴随 有粘结磨损和化学磨损等；对一定刀具和工件材料，起主导作 用的是切削温度，低温时以机械磨损（硬质点磨损）为主，高 温时以热、化学磨损（粘结、扩散、氧化磨损）为主；合理地 选择刀具材料、 几何参数、 切削用量、 切削液，控制切削温 度， 有利于减少刀具磨损。
刀具磨损与一般机械零件不同: (1)刀具与切屑、工件间的接接触表面经常是化学活性很 高的新鲜表面，不存在氧化膜等污染； (2)前后刀面的接触压力非常大，有时超过被切材料的屈 服强度； (3)刀－屑、刀具－工件接触表面的温度很高，硬质合金 刀具加工钢料时达800～1000度，高速钢刀具加工钢料时 达300～600度。 正常磨损的原因主要是机械、热和化学三种作用的综合 结果。
第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度
6.1 刀具磨损形态
◆ 刀具的失效形式：正常磨损和破损
1、前刀面磨损(月牙洼磨损)
切削塑性材料且ac>0.5 mm时，切屑与前刀面在高温、
高压下相互接触，产生剧烈摩擦，以形成月牙洼磨损为主，
其值以最大深度KT表示(如图6－1(c)所示)。 形成条件：加工塑性材料，v大，ac大 影响：削弱刀刃强度，降低加工质量 。
空气中的氧易与硬质合金中的Co、WC、TiC发生氧化作用， 产生低硬度的氧化物(Cr3O4、TiO2、WO3等）被切屑和工件带 走，从而使刀具磨损。
5、热电磨损 切削时，刀具与工件构成一自然热电偶， 产生
热电势，工艺系统自成回路，热电流在刀具和工件中通过，从 而促进扩散作用而加速刀具磨损，这称为热电磨损。
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• 减小粘结磨损的途径： 1、硬质合金的晶粒加以细化，硬质合金表面涂覆TiC、 TiN、Al2O3等。 2、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； 3、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； 4、使用润滑性能良好的切削液等。
形式：后角=0的磨损面
（VB：平均磨损宽度，VBmax ：最大磨损宽度） 形成条件：加工塑性材料, v 较小, ac 较小；加工脆性材料
影响：切削力↑, 切削温度↑, 产生振动，降低加工质量
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3、边界磨损（前、后刀面磨损）
切削塑性材料且ac＝0.1～0.5 mm时，兼有前两种磨损的
形式；加工铸、锻件，主切削刃靠近工件外皮处及副切削刃靠
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刀具磨损
刀具磨损原因
◆ 硬质点磨损
—— 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）
—— 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 —— 中等偏低切速
粘结ຫໍສະໝຸດ Baidu损加剧
◆ 扩散磨损 —— 高温下发生
◆ 氧化磨损 —— 高温情况下，在切削刃工作边界发生
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3、扩散磨损 刀具与工件、切屑的接触面，在高温下双方金属中的化学
元素从高浓度处向低浓度处迁移，这种固态下元素相互迁 移而造成的刀具磨损称为扩散磨损。
高温下，刀具材料中的W、 Co、Ti 、 C等易扩散到工件 和切屑中去；而切屑中的Fe、Si、Mn、Cr等也会扩散到刀 具中来， 从而改变刀具材料中的化学成分， 使其硬度下降， 加速刀具磨损。
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(a)刀具磨损形式 (b)边界磨损发生的地方 (c)测量磨损的地方
2、后刀面磨损
切削脆性材料或ac>0.1 mm的塑性材料时，切屑与前刀
面的接触长度较短，其上的压力与摩擦均不大，而相对的刀刃 钝圆使后刀面与工件表面的接触压力却较大，磨损主要发生在
后刀面。其值以磨损带宽度VB表示(如图所示)。
粘结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。两摩擦表面的粘结点因相对运动，晶粒或晶粒群受剪 或受拉被对方带走，是造成粘结磨损的原因。
由于刀具材料有组织不均匀、存在内应力、微裂纹及空隙、 局部软点等缺陷，所以刀具表面常发生破裂而被切屑或工件带 走，形成粘结磨损，在前刀面上形成不规则的凹坑。
高速钢刀具（硬质点磨损和粘结磨损）； 硬质合金刀具（粘结磨损和扩散磨损）； 氧化铝陶瓷刀具（机械磨损和粘结磨损）； 立方氮化硼刀具的扩散磨损很小，而金刚石刀具的扩散磨损 很大，金刚石刀具不宜加工钢料。
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6.3 刀具磨损过程及磨钝标准
初期磨损 正常磨损
急剧磨损
后刀面磨损量VB
一、刀具的磨损过程
切削时间
高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和金刚石刀具 都会因粘结而发生磨损。
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粘结磨损程度主要取决于刀具材料和工件材料在不同 温度下的相互亲和能力。（粘结强度系数K0）
硬质合金晶粒越小，磨损越慢； 刀具与工件的硬度比，刀具表面形状和组织，切削条 件和工艺系统刚度等都影响粘结磨损的速度。 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，因为YT类合金中的钛元素易于工件中的钛 元素发生亲和而导致粘结，在高温下扩散磨损也较剧烈。）
图6－ 1(a)、(b)所示)。加工铸、锻件等外皮粗糙的工件，也 容易发生边界磨损。
磨损形式随切削条件的改变可以互相转化。在大多数情况 下，后刀面都有磨损，且VB直接影响加工精度，加之便于测量， 所以常以VB表示刀具磨损程度。
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6.2 刀具磨损的原因
刀具磨损过程
（1) 初期磨损阶段。新刃磨的刀具，由于表面粗糙不平，
在切削时很快被磨去，故磨损较快。经研磨过的刀具，初期的
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1、硬质点磨损
硬质点磨损是指工件上具有一定擦伤能力的硬质点，如碳 化物、积屑瘤碎片、已加工表面的硬化层等， 在刀具表面上 划出一条条沟纹而造成的磨损。
硬质点硬度超过刀具材料基体的硬度。 硬质点磨损是拉刀、板牙等高速钢制造的低速切削刀具磨 损的主要原因，硬质合金刀具发生硬质点磨损的情况较少。
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2、粘结磨损
与铁相互扩散强度的由大到小的顺序为： 金刚石－碳化硅－立方氮化硼－氧化铝 与钛合金相互扩散的由大到小的顺序为： 氧化铝－立方氮化硼－碳化硅－金刚石
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4、化学磨损(氧化磨损)
在高温下(700～800℃)，刀具材料与某些周围介质起化学 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， 这样形成的刀具磨损称为化学磨损。
硬质合金刀具高速切削钢料时，主要是扩散磨损，并伴随 有粘结磨损和化学磨损等；对一定刀具和工件材料，起主导作 用的是切削温度，低温时以机械磨损（硬质点磨损）为主，高 温时以热、化学磨损（粘结、扩散、氧化磨损）为主；合理地 选择刀具材料、 几何参数、 切削用量、 切削液，控制切削温 度， 有利于减少刀具磨损。
刀具磨损与一般机械零件不同: (1)刀具与切屑、工件间的接接触表面经常是化学活性很 高的新鲜表面，不存在氧化膜等污染； (2)前后刀面的接触压力非常大，有时超过被切材料的屈 服强度； (3)刀－屑、刀具－工件接触表面的温度很高，硬质合金 刀具加工钢料时达800～1000度，高速钢刀具加工钢料时 达300～600度。 正常磨损的原因主要是机械、热和化学三种作用的综合 结果。
第六章 刀具磨损、破损和刀具耐用度
6.1 刀具磨损形态
◆ 刀具的失效形式：正常磨损和破损
1、前刀面磨损(月牙洼磨损)
切削塑性材料且ac>0.5 mm时，切屑与前刀面在高温、
高压下相互接触，产生剧烈摩擦，以形成月牙洼磨损为主，
其值以最大深度KT表示(如图6－1(c)所示)。 形成条件：加工塑性材料，v大，ac大 影响：削弱刀刃强度，降低加工质量 。
空气中的氧易与硬质合金中的Co、WC、TiC发生氧化作用， 产生低硬度的氧化物(Cr3O4、TiO2、WO3等）被切屑和工件带 走，从而使刀具磨损。
5、热电磨损 切削时，刀具与工件构成一自然热电偶， 产生
热电势，工艺系统自成回路，热电流在刀具和工件中通过，从 而促进扩散作用而加速刀具磨损，这称为热电磨损。
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• 减小粘结磨损的途径： 1、硬质合金的晶粒加以细化，硬质合金表面涂覆TiC、 TiN、Al2O3等。 2、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； 3、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； 4、使用润滑性能良好的切削液等。
形式：后角=0的磨损面
（VB：平均磨损宽度，VBmax ：最大磨损宽度） 形成条件：加工塑性材料, v 较小, ac 较小；加工脆性材料
影响：切削力↑, 切削温度↑, 产生振动，降低加工质量
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3、边界磨损（前、后刀面磨损）
切削塑性材料且ac＝0.1～0.5 mm时，兼有前两种磨损的
形式；加工铸、锻件，主切削刃靠近工件外皮处及副切削刃靠
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刀具磨损
刀具磨损原因
◆ 硬质点磨损
—— 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）
—— 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 —— 中等偏低切速
粘结ຫໍສະໝຸດ Baidu损加剧
◆ 扩散磨损 —— 高温下发生
◆ 氧化磨损 —— 高温情况下，在切削刃工作边界发生
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3、扩散磨损 刀具与工件、切屑的接触面，在高温下双方金属中的化学
元素从高浓度处向低浓度处迁移，这种固态下元素相互迁 移而造成的刀具磨损称为扩散磨损。
高温下，刀具材料中的W、 Co、Ti 、 C等易扩散到工件 和切屑中去；而切屑中的Fe、Si、Mn、Cr等也会扩散到刀 具中来， 从而改变刀具材料中的化学成分， 使其硬度下降， 加速刀具磨损。
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(a)刀具磨损形式 (b)边界磨损发生的地方 (c)测量磨损的地方
2、后刀面磨损
切削脆性材料或ac>0.1 mm的塑性材料时，切屑与前刀
面的接触长度较短，其上的压力与摩擦均不大，而相对的刀刃 钝圆使后刀面与工件表面的接触压力却较大，磨损主要发生在
后刀面。其值以磨损带宽度VB表示(如图所示)。
粘结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。两摩擦表面的粘结点因相对运动，晶粒或晶粒群受剪 或受拉被对方带走，是造成粘结磨损的原因。
由于刀具材料有组织不均匀、存在内应力、微裂纹及空隙、 局部软点等缺陷，所以刀具表面常发生破裂而被切屑或工件带 走，形成粘结磨损，在前刀面上形成不规则的凹坑。
高速钢刀具（硬质点磨损和粘结磨损）； 硬质合金刀具（粘结磨损和扩散磨损）； 氧化铝陶瓷刀具（机械磨损和粘结磨损）； 立方氮化硼刀具的扩散磨损很小，而金刚石刀具的扩散磨损 很大，金刚石刀具不宜加工钢料。
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6.3 刀具磨损过程及磨钝标准
初期磨损 正常磨损
急剧磨损
后刀面磨损量VB
一、刀具的磨损过程
切削时间
高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼和金刚石刀具 都会因粘结而发生磨损。
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粘结磨损程度主要取决于刀具材料和工件材料在不同 温度下的相互亲和能力。（粘结强度系数K0）
硬质合金晶粒越小，磨损越慢； 刀具与工件的硬度比，刀具表面形状和组织，切削条 件和工艺系统刚度等都影响粘结磨损的速度。 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，因为YT类合金中的钛元素易于工件中的钛 元素发生亲和而导致粘结，在高温下扩散磨损也较剧烈。）