刀具的磨损和刀具的耐用度
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影响刀具磨损和刀具耐用度的因素是错综复 杂的。切削用量对刀具耐用度的影响最有 实际意义：
T
CT
1 11
vm
f
n
a
p p
1 1 1 CT 刀具耐用 m n p 度系数
结论：
(1) v对T的影响最大； (2)f对T的影响其次； (3)ap对T的影响最小。 首先选择ap；尽量取大的f；耐用度足够，从
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
1.4.2生产率
切削加工生产率R0常用 单位时间内产生零件 的数量表示。
tw=tm+tc+to tw为生产一个零件所需要
的总时间min/件 tm 基本工艺时间 tc 辅助时间 to 其它时间
R0
1 tw
件/min
1 R0 tm tc to
1.4.3切削用量的选择
在机床功率，工件和刀具强度，工艺系统刚 度，加工精度允许的条件下，尽量选择较 大的ap和f；根据合理刀具耐用度的要求， 选择合理的切削速度。
2.刀具的磨损过程及磨钝标准
(1)刀具磨损过程
1)初期磨损段 0.08~0.1mm
2)正常磨损段
3)急剧磨损段 已加工表面质量恶化，切削力， 切削温度升高。
VB 初期磨损段
正常磨损段
C 急剧磨损段
B A
t
(2)刀具磨钝标准
刀具磨损到一定的程度就不能继续使用。这 个磨损限度称为磨钝标准。
下列现象作为磨钝标准：
(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
1.5.2改善材料切削加工性的途径
1.调整材料的化学成分
在钢中适当添加一些化学元素，如硫和铅等， 能使钢的切削加工性得到改善，这样的钢就 成为易切削钢。
易切削钢：（1）切削力小；（2）容易断屑； （3）刀具耐用度高；（4）加工表面质量好
2.采用热处理改善材料的切削加工性 (1)高碳钢和工具钢硬度高---球化退火，降低硬
切削速度。VT越高，材料的切削加工性越好。 若刀具耐用度T=60min，则VT可写作V60。 2.相对加工性Kr 是指各种材料的V60与45钢（正火）的(V60)j之 比值。
Kr
V60 (V60 ) j
则各工件材料的可用切削速度为V60=kr·(V60)j
V60的意义在于，如果使用相同于(V60)j的ap和f， V60与(V60)j等价。
3.刀具耐用度
刀具耐用度定义为，由刃磨后开始切削，一 直到磨损量达到刀具磨钝标准所经过的总 切削时间。
或：达到规定的磨钝标准，刀具的工作时间。 或：两次磨刀之间的工作时间。 例如：高速钢车刀 T=30~90min;
高速钢钻头 T=80~120min; 硬质合金刀片 T=20~60min。
4.影响刀具耐用度的因素
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。
鳞刺
Ra
f2 32 R
R为刀尖半径
(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。
度，改善切削加工性。
(2)低碳钢塑性大----冷拔或正火处理，降低塑 性，改善切削加工性。
(3)中碳钢----有时可以进行退火处理，改善切 削加工性。
(4)铸铁件----加工前进行退火处理，降低表面 硬度，改善切削加工性。
(5)马氏体不锈钢----调质处理，降低塑性，改 善切削加工性。
本讲结束
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
高温 ຫໍສະໝຸດ Baidu温
低温 高温
表层受压-σ 表层受拉+σ
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。
总的选择：粗加工 ap f v 精加工 较小的进给量f和较高的切削速度v
1.切削深度ap的选择
粗加工 一次走刀尽可能切除全部余量
精加工 选较小的ap，0.1~0.4mm
2.进给量f的选择
粗加工 尽量选取较大的值。
半精加工，精加工 最大进给量受加工精度 和表面粗糙度的限制。
3.切削速度v的选择
(1)粗加工时，切削深度和进给量较大，选低 的切削速度；精加工时，可选较高的切削 速度。
1)噪声
2)振动
3)已加工表面质量恶化 4)切削力突然增加
这四种现象，在VB-t曲线上是在B点，因此就 将磨钝标准化成VB。
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作为刀具磨钝标 准。
例如：
高速钢 粗加工 VBmax=1.5mm 精加工 VB=0.75mm
硬质合金 VB=0.4mm或VBmax=0.7mm 陶瓷刀片 VBmax=0.6mm
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。
T
CT
1 11
vm
f
n
a
p p
1 1 1 CT 刀具耐用 m n p 度系数
结论：
(1) v对T的影响最大； (2)f对T的影响其次； (3)ap对T的影响最小。 首先选择ap；尽量取大的f；耐用度足够，从
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
1.4.2生产率
切削加工生产率R0常用 单位时间内产生零件 的数量表示。
tw=tm+tc+to tw为生产一个零件所需要
的总时间min/件 tm 基本工艺时间 tc 辅助时间 to 其它时间
R0
1 tw
件/min
1 R0 tm tc to
1.4.3切削用量的选择
在机床功率，工件和刀具强度，工艺系统刚 度，加工精度允许的条件下，尽量选择较 大的ap和f；根据合理刀具耐用度的要求， 选择合理的切削速度。
2.刀具的磨损过程及磨钝标准
(1)刀具磨损过程
1)初期磨损段 0.08~0.1mm
2)正常磨损段
3)急剧磨损段 已加工表面质量恶化，切削力， 切削温度升高。
VB 初期磨损段
正常磨损段
C 急剧磨损段
B A
t
(2)刀具磨钝标准
刀具磨损到一定的程度就不能继续使用。这 个磨损限度称为磨钝标准。
下列现象作为磨钝标准：
(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
1.5.2改善材料切削加工性的途径
1.调整材料的化学成分
在钢中适当添加一些化学元素，如硫和铅等， 能使钢的切削加工性得到改善，这样的钢就 成为易切削钢。
易切削钢：（1）切削力小；（2）容易断屑； （3）刀具耐用度高；（4）加工表面质量好
2.采用热处理改善材料的切削加工性 (1)高碳钢和工具钢硬度高---球化退火，降低硬
切削速度。VT越高，材料的切削加工性越好。 若刀具耐用度T=60min，则VT可写作V60。 2.相对加工性Kr 是指各种材料的V60与45钢（正火）的(V60)j之 比值。
Kr
V60 (V60 ) j
则各工件材料的可用切削速度为V60=kr·(V60)j
V60的意义在于，如果使用相同于(V60)j的ap和f， V60与(V60)j等价。
3.刀具耐用度
刀具耐用度定义为，由刃磨后开始切削，一 直到磨损量达到刀具磨钝标准所经过的总 切削时间。
或：达到规定的磨钝标准，刀具的工作时间。 或：两次磨刀之间的工作时间。 例如：高速钢车刀 T=30~90min;
高速钢钻头 T=80~120min; 硬质合金刀片 T=20~60min。
4.影响刀具耐用度的因素
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。
鳞刺
Ra
f2 32 R
R为刀尖半径
(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。
度，改善切削加工性。
(2)低碳钢塑性大----冷拔或正火处理，降低塑 性，改善切削加工性。
(3)中碳钢----有时可以进行退火处理，改善切 削加工性。
(4)铸铁件----加工前进行退火处理，降低表面 硬度，改善切削加工性。
(5)马氏体不锈钢----调质处理，降低塑性，改 善切削加工性。
本讲结束
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
高温 ຫໍສະໝຸດ Baidu温
低温 高温
表层受压-σ 表层受拉+σ
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。
总的选择：粗加工 ap f v 精加工 较小的进给量f和较高的切削速度v
1.切削深度ap的选择
粗加工 一次走刀尽可能切除全部余量
精加工 选较小的ap，0.1~0.4mm
2.进给量f的选择
粗加工 尽量选取较大的值。
半精加工，精加工 最大进给量受加工精度 和表面粗糙度的限制。
3.切削速度v的选择
(1)粗加工时，切削深度和进给量较大，选低 的切削速度；精加工时，可选较高的切削 速度。
1)噪声
2)振动
3)已加工表面质量恶化 4)切削力突然增加
这四种现象，在VB-t曲线上是在B点，因此就 将磨钝标准化成VB。
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作为刀具磨钝标 准。
例如：
高速钢 粗加工 VBmax=1.5mm 精加工 VB=0.75mm
硬质合金 VB=0.4mm或VBmax=0.7mm 陶瓷刀片 VBmax=0.6mm
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。