刀具的磨损和耐用度浅谈
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认识刀具磨损与刀具耐用度
刀具的正常磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损3种。
3
一、刀具磨损
机械制造基础
（1）前刀面磨损
前刀面磨损是指加工塑性材料，且切削厚度较大、切削速度较高时，在刀具前刀面刃口后方出现的
月牙洼形磨损，如P92页图所示。前刀面磨损以切削温度最高的位置为中心开始发生，逐渐向前后扩展，
深度不断增加，当月牙洼发展到其前缘与切削刃之间的棱边变得很窄时，切削刃强度降低，导致刀具崩刃。
机械制造基础
机械制造基础
切削过程中，刀具表面与工件表面或切屑产生剧烈摩
擦，同时承受很高的温度和压力，因此，切削刃和刀面将
会出现磨损现象。刀具磨损后，会降低加工精度，增大切
削力，甚至还会引起振动，以致不能正常切削。因此，刀
具磨损直接影响加工质量、生产率和生产成本。
刀具耐用度是表征刀具材料切削性能优劣的综合性指
如下页图所示，这属于边界磨损。加工铸件、锻件等外皮粗糙的工件容易发生边界磨损。
5
机械制造基础
一、刀具磨损
车刀典型磨损形式示意图
6
一、刀具磨损
机械制造基础
2．刀具磨损机理
刀具经常在高温（700～1 200℃）和高压（大于材料的屈服应力）下工作，受到机械和热化学作用
而发生磨损，其磨损机理主要有以下几方面。
标。在相同的切削条件下，耐用度越高，则刀具材料的耐
磨性越好。
2
一、刀具磨损
机械制造基础
1．刀具磨损形式
刀具磨损可分为正常磨损和非正常磨损。其中，正常磨损是指在刀具与工件或切屑的接触面
上，刀具材料表面的微粒被工件或切屑带走的现象；非正常磨损又称刀具的破损，是指由于冲击、振动、
热效应等原因使切削刃出现塑性流动和脆性破损（如崩刃、碎裂、断裂、剥落、裂纹等）的现象。
刀具磨损知识解读
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。
一种是充分利用正常磨损阶段的磨损量， 来充分利用刀具材料，减少换刀次数， 它适用于粗加工和半精加工； 另一种是根据加工精度和表面质量要求 确定磨钝标准，此时， VB 值应取较小值， 称为工艺磨钝标准。
NB
VB
α
0
当主后面磨损很不均匀时，以VBmax或VC值作 磨钝标准比较合理。
国际标准 ISO推荐硬质合金外圆车刀耐用度的 磨钝标准，可以是下列任何一种： VB＝0.3mm； 如果主后面为无规则磨损，取VBmax＝0.6mm；
第六章
刀具磨损和刀具耐用度
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。
热电磨损
工件、切屑与刀具由于材料不同，切削时 在接触区将产生热电势，这种热电势有促 进扩散的作用而加速刀具磨损。这种在热 电势的作用下产生的扩散磨损，称为“热 电磨损”。试验证明，若在工件、刀具接 触处通以与热电势相反的电动势，可减少 热电磨损。
第七讲-刀具的磨损和耐用度
由于Fx小于Fz,Fx方向的运动速度又很小，因此Fx消耗 的功率可略而不计。
7Байду номын сангаас
根据切削功率选择机床电机时，还要考虑机床的传动
效率。机床电机功率PE应满足：
PE
Pm m
一般机床传动效率m取0.75～0.85。
4．单位切削力 单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用P表示
P＝FZ FZ FZ (N/mm 2) AC apf acaw
的增大而减小。这主要是因为随着v的增大，切削温度升高，
下降，从而使减小。在v<27m/min时，切削力是受积屑瘤影
响而变化的。
12
切削脆性金属(灰铸铁、铅黄铜等)时， 因金属的塑性变形很小，切屑与前刀面的 摩擦也很小，所以切削速度对切削力没有 显著的影响。
13
3．刀具几何参数的影响
❖ 前角的影响
9
三、影响切削力的因素
l．工件材料的影响
工件材料的强度、硬度越高，材料的剪切强度s越大， 虽然变形系数有所下降，但总切削力还是增大的。
强度、硬度相近的材料，如其塑性较大，则与刀具间的 摩擦系数也较大，故切削力增大。
灰铸铁及其他脆性材料，切削时一般形成崩碎切屑， 切屑与前面的接触长度短，摩擦小，故切削力较小。
❖ 工件材料的导热性能。工件材料的导热系数高， 由切屑和工件传导出去的热量较多，切削区温度 就较低，刀具耐用度较高；但工件温升快，易引 起工件热变形。工件材料的导热系数低，切削热 不易从切屑和工件传导出去，切削区温度高，使 刀具磨损加剧。
23
❖ 刀具材料的导热性能。刀具材料的导热系数高， 切削热易从刀具传导出去，降低了切削区温度， 有利于刀具耐用度的提高。
主偏角Kr加大后，切削刃工作长度缩短， 切削热相对地集中；同时刀尖角减小，使散 热条件变差，切削温度将升高。
7Байду номын сангаас
根据切削功率选择机床电机时，还要考虑机床的传动
效率。机床电机功率PE应满足：
PE
Pm m
一般机床传动效率m取0.75～0.85。
4．单位切削力 单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用P表示
P＝FZ FZ FZ (N/mm 2) AC apf acaw
的增大而减小。这主要是因为随着v的增大，切削温度升高，
下降，从而使减小。在v<27m/min时，切削力是受积屑瘤影
响而变化的。
12
切削脆性金属(灰铸铁、铅黄铜等)时， 因金属的塑性变形很小，切屑与前刀面的 摩擦也很小，所以切削速度对切削力没有 显著的影响。
13
3．刀具几何参数的影响
❖ 前角的影响
9
三、影响切削力的因素
l．工件材料的影响
工件材料的强度、硬度越高，材料的剪切强度s越大， 虽然变形系数有所下降，但总切削力还是增大的。
强度、硬度相近的材料，如其塑性较大，则与刀具间的 摩擦系数也较大，故切削力增大。
灰铸铁及其他脆性材料，切削时一般形成崩碎切屑， 切屑与前面的接触长度短，摩擦小，故切削力较小。
❖ 工件材料的导热性能。工件材料的导热系数高， 由切屑和工件传导出去的热量较多，切削区温度 就较低，刀具耐用度较高；但工件温升快，易引 起工件热变形。工件材料的导热系数低，切削热 不易从切屑和工件传导出去，切削区温度高，使 刀具磨损加剧。
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❖ 刀具材料的导热性能。刀具材料的导热系数高， 切削热易从刀具传导出去，降低了切削区温度， 有利于刀具耐用度的提高。
主偏角Kr加大后，切削刃工作长度缩短， 切削热相对地集中；同时刀尖角减小，使散 热条件变差，切削温度将升高。
2.5刀具磨损与耐用度
3）前面和后面同时磨损 4）边界磨损
切削钢料时，常在主切削刃靠近工件 外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深 的沟纹，这就是边界磨损（图例）。加工 铸、锻等外皮粗糙的工件，也容易发生边 界磨损。
（2）非正常磨损
1）脆性破损
刀具的非正常磨损是 指在切削过程中，刀具的 磨损量尚未达到磨钝标准 值就突然无法正常使用， 即刀具发生破损。
防止刀具破损的措施
针对被加工工件材料和零件的特点，合理选择刀具材料的种
类和牌号；
合理选择刀具几何参数； 保证刀具焊接和刃磨质量，避免因焊接、刃磨不善而带来的
各种缺陷。尽量使用机夹可转位不重磨刀具；
合理选择切削用量，避免过大的切削力和过高的切削温度，
避免产生积屑瘤；
提高工艺系统的刚性，消除可能产生振动的因素，如加工余
（5）相变磨损
当切削温度达到或超过刀 具材料的相变温度时，刀具材 料中的金相组织将发生变化， 硬度显著下降，引起的刀具磨 损称为相变磨损。
图3-29 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
三、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
精度的、单刃的刀具高。 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为使切削刃始终处 于锋利状态，刀具耐用度可选得低些。 对于换刀、调刀比较复杂的数控刀具、自动线刀具以及多刀 加工时，刀具耐用度应选得高些，以减少换刀次数，保证整机和 整线的可靠工作。 精加工刀具切削负荷小，刀具耐用度应比粗加工刀具选得高 些。 大件加工时，为避免一次进给中中途换刀，刀具耐用度应选 得高些。
量不均匀，表面硬度不均匀，铰刀、铣刀等回转类刀具各刀齿 的刃尖不在同一圆周上等现象；
刀具磨损与耐用度
•（3）刀具耐用度的确定
合理选择刀具耐用度，可以提高生产率和 降低加工成本。刀具耐用度定得过高，就要选 取较小的切削用量，从而降低了金属切除率， 降低了生产率，提高了加工成本。反之耐用度 定得过低，虽然可以采取较大的切削用量，但 却因刀具磨损快，换刀、磨刀时间增加，刀具 费用增大，同样会使生产率降低和成本提高。
5.刀具耐用度
（1）、刀具耐用度的概念
所谓刀具耐用度，指的是从刀具刃磨后开始切削，一直 到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间。用符 号 T 表示，单位为 min 。耐用度应为切削时间，不包括对 刀、测量、快进、回程等非切削时间。 （2）影响刀具耐用度的因素 ①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。 通过耐用度试验作出右 图。
• ③扩散磨损 • 由于切削时高温作用，刀具与工件材料中的合金 元素相互扩散，而造成刀具磨损。硬质合金刀具 和金刚石刀具切削钢件温度较高时，常发生扩散 磨损。金刚石刀具不宜加工钢铁材料。一般在刀 具表层涂覆TiC、TiN、Al2O3等，能有效提高抗 扩散磨损能力。 • ④氧化磨损 • 硬质合金刀具切削温度达到700o～800o时，刀具 中一些C、CO、TiC等被空气氧化，在刀具表层 形成一层硬度较低的氧化膜，当氧化膜磨损掉后 在刀具表面形成氧化磨损。
• 2、刀具破损：刀具突然出现崩刃、卷刃或刀片碎裂 的现象。是由于刀具选择、使用不当及操作失误而 造成的刀具损坏称为刀具的破损，俗称打刀。 • 刀具破损比例较高，硬质合金刀具有50％～60％是 破损。特别是用脆性大的刀具连续切削或加工高硬 度材料时，破损较严重。 • （1）、刀具破损形式： • ①、崩刃 特点是在切削刃产生小的缺口，尺寸与进 给量相当。硬质合金刀具连续切削时容易产生。 • ②、剥落 特点是前后刀面上平行于切削刃剥落一层 碎片，常与切削刃一起剥落。陶瓷刀具端铣常发生 剥落，另外硬质合金刀具连续切削也发生。 • ③、裂纹 特点是垂直或倾斜于切削刃有热裂纹。由 于长时间连续切削，刀具疲劳而引起。 • ④、塑性破损 特点是刀刃发生塌陷。是由于切削时 高温高压作用引起的。
刀具磨损和刀具耐用度
18
1.3.2刀具的磨钝标准
【定义】刀具磨损到一定限度后就不能继续使用， 此磨损限度称为磨钝标准
• ISO标准规定，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
• 自动化生产和精加工刀具，常沿工件径向大刀具 磨损尺寸NB作为磨钝标准
19
刀具耐用度
• 刀具耐用度（现称刀具寿命）是指一把刃磨好的 新刀从投入使用直至达到磨钝标准所经历的实际 切削时间。
• 刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料 的切削加工性及刀具几何参数是否合理的重要参 数。
2020年4月8日星期三
西安科技大学机械工程学院
20
刀具耐用度方程式
• 泰勒刀具耐用度方程式
vcT m C0
指数m表示切削速度对 刀具耐用度的影响程度。
高速钢：m=0.1~0.125； 硬质合金：m=0.2~0.3; 陶瓷刀具：m=0.4。
刀具磨损和刀具耐用度
金属切削原理
2020年4月8日星期三
1
【内容提要】
• 刀具磨损 • 刀具耐用度 • 工件材料的切削加工性 • 切削条件的合理选择
2
【目的要求】
• 了解刀具磨损的基本概念 • 掌握刀具磨损的形式 • 掌握刀具磨损的基本规律
• 了解工件材料切削加工性的指标
3
Why?
刀具磨损
Where ?
• 切削速度增大，扩散磨损增大
14
1.2.4化学磨损
• 切削高温高压，以及新鲜表面极易氧化，使表 面层硬度降低，从而加剧刀具磨损
• 化学磨损是造成边界磨损的原因之一 • 其他磨损 • 热电磨损，相变磨损
15
刀具非正常磨损原因
使用硬质合金刀具或硬度高、抗弯强度较低的刀 具在铣削、刨削、重型切削、对难加工材料切削和在 带冲击载荷工作中，破损已成为较常见的磨损形式。
1.3.2刀具的磨钝标准
【定义】刀具磨损到一定限度后就不能继续使用， 此磨损限度称为磨钝标准
• ISO标准规定，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
• 自动化生产和精加工刀具，常沿工件径向大刀具 磨损尺寸NB作为磨钝标准
19
刀具耐用度
• 刀具耐用度（现称刀具寿命）是指一把刃磨好的 新刀从投入使用直至达到磨钝标准所经历的实际 切削时间。
• 刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料 的切削加工性及刀具几何参数是否合理的重要参 数。
2020年4月8日星期三
西安科技大学机械工程学院
20
刀具耐用度方程式
• 泰勒刀具耐用度方程式
vcT m C0
指数m表示切削速度对 刀具耐用度的影响程度。
高速钢：m=0.1~0.125； 硬质合金：m=0.2~0.3; 陶瓷刀具：m=0.4。
刀具磨损和刀具耐用度
金属切削原理
2020年4月8日星期三
1
【内容提要】
• 刀具磨损 • 刀具耐用度 • 工件材料的切削加工性 • 切削条件的合理选择
2
【目的要求】
• 了解刀具磨损的基本概念 • 掌握刀具磨损的形式 • 掌握刀具磨损的基本规律
• 了解工件材料切削加工性的指标
3
Why?
刀具磨损
Where ?
• 切削速度增大，扩散磨损增大
14
1.2.4化学磨损
• 切削高温高压，以及新鲜表面极易氧化，使表 面层硬度降低，从而加剧刀具磨损
• 化学磨损是造成边界磨损的原因之一 • 其他磨损 • 热电磨损，相变磨损
15
刀具非正常磨损原因
使用硬质合金刀具或硬度高、抗弯强度较低的刀 具在铣削、刨削、重型切削、对难加工材料切削和在 带冲击载荷工作中，破损已成为较常见的磨损形式。
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）。
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
浅谈刀具磨损与刀具的使用寿命
杨 平
$重庆职业技术学院 !重庆市 "$$@*? %
摘 要 !在切削过程中 ! 刀具在高温和高应力的作用下 ! 前刀面与切屑 ! 后刀面与工件间产生强烈磨擦 ! 使刀具磨损 " 而刀具 磨损的快慢程度影响着刀具的使用寿命 !本文就刀具的磨损与使用寿命进行探讨 " 关键词 ! 刀具磨损 # 刀具的使用寿命 中图分类号 !*+"), 一 % 刀具磨损 刀具磨损 是指 刀 具摩 擦面 上 的刀 具材 料 逐渐 损失 的 现象 ! 刀具磨损有着不同的形态和原因 " 文献标识码 !第一阶段 & 初期磨损阶段 $! 段 %& 刀具在开始切削后 ! 在较 短的一段时间里很快磨损 ! 叫初期磨损阶段 " 这是因为刀具刃 磨缺陷很快被磨平的缘故 ! 初期磨损量的大小与刀具刃磨质量 有直接关系 ! 刃磨质量好 ! 刀具的初期磨损量就小 " 所以 ! 一般 有经验的师傅 ! 在刀具刃磨好后 ! 还要仔细的研鐾 ! 以缩短初期 磨损的时间和磨损量 " 第二阶段 & 正常磨损阶段 $" 段 %" 在这阶段中 ! 刀具磨损缓 慢 ! 切削比较稳定 ! 磨损值随时间的增加而增加 " 第三阶段 & 急剧磨损阶段 $# 段 %! 在这一阶段中 ! 由于刀具 磨损达到一定数值后 ! 切削力增大 ! 切削温度增高 ! 使刀具的切 削性能急剧下降 ! 导致刀具大幅度磨损 ! 从而失去切削能力 " 这 时工件已加工表面恶化 ! 而且发生振动 ! 啸声和切削表面变色等 坏现象 " 因此应当避免这种现象发生 ! 及时重磨刀具或更换新 的刀具 " ’ ’ 月牙洼形成过程 & 切削塑性材料当进 $( % 前刀面磨损 ’ 给量 )*#+(,, - . 时 ! 在不加切削液的情况下 ! 刀具前刀面上会形 成月牙洼磨损 " 它是以切 削温度最高点的位置为中心开始发 生 ! 然后逐渐向前向后扩展 ! 深度不断增加 ! 当月牙洼发展到 图! 刀具磨损形态 其前缘与切 削刃之间的棱边变得很窄时 ! 切削刃强度降低 ! 容 易导致切削刃破损 " 前刀面月牙洼磨损值以其最大深度 /0 表 示" $1 % 前后刀面同 时磨损 & 这种磨损的形态是指前刀面月牙 洼磨损的同 时后刀面也磨损 ! 一般情况下 ! 发生这种形态是在 切 削厚度 234#+!$#+5,, 的塑性金属材料条件下 ! 在切削加工 硬化比较严重的难切 削材料 $ 如不 锈钢 ! 高温合金 % 时 ! 常出 现边界磨损和沟纹磨损 " 边界磨损在主后面上 ! 沟纹磨损在副 后面上 " 二 % 刀具磨损的原因 在切削过程中 ! 一方面由于刀具前刀面所接触的切屑和后 刀面所接触的工件都是新生表面 ! 这个表面不存在氧化层或其 它污染 " 另一方面又由于刀具的摩擦区 $ 前刀面后刀面 % 是在高 $! % 后刀面的磨损 & 刀具的后刀面和副后刀面与工件摩擦产 生的磨损 ! 后刀面与工件表面实际上接触面积很小 ! 所以接触压 力很大 ! 存在着弹性和塑性变形 " 因此 ! 磨损就发生在这个接触 面上 " 在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时 ! 主要也是 发生 这种 磨 损 ! 后 刀 面 的 磨 损 量 &’ 随 切 削 时 间 而 变 化 ! 它 可 以分为三个阶段 $ 如 ( 图所示 %"
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摘 要 !在切削过程中 ! 刀具在高温和高应力的作用下 ! 前刀面与切屑 ! 后刀面与工件间产生强烈磨擦 ! 使刀具磨损 " 而刀具 磨损的快慢程度影响着刀具的使用寿命 !本文就刀具的磨损与使用寿命进行探讨 " 关键词 ! 刀具磨损 # 刀具的使用寿命 中图分类号 !*+"), 一 % 刀具磨损 刀具磨损 是指 刀 具摩 擦面 上 的刀 具材 料 逐渐 损失 的 现象 ! 刀具磨损有着不同的形态和原因 " 文献标识码 !第一阶段 & 初期磨损阶段 $! 段 %& 刀具在开始切削后 ! 在较 短的一段时间里很快磨损 ! 叫初期磨损阶段 " 这是因为刀具刃 磨缺陷很快被磨平的缘故 ! 初期磨损量的大小与刀具刃磨质量 有直接关系 ! 刃磨质量好 ! 刀具的初期磨损量就小 " 所以 ! 一般 有经验的师傅 ! 在刀具刃磨好后 ! 还要仔细的研鐾 ! 以缩短初期 磨损的时间和磨损量 " 第二阶段 & 正常磨损阶段 $" 段 %" 在这阶段中 ! 刀具磨损缓 慢 ! 切削比较稳定 ! 磨损值随时间的增加而增加 " 第三阶段 & 急剧磨损阶段 $# 段 %! 在这一阶段中 ! 由于刀具 磨损达到一定数值后 ! 切削力增大 ! 切削温度增高 ! 使刀具的切 削性能急剧下降 ! 导致刀具大幅度磨损 ! 从而失去切削能力 " 这 时工件已加工表面恶化 ! 而且发生振动 ! 啸声和切削表面变色等 坏现象 " 因此应当避免这种现象发生 ! 及时重磨刀具或更换新 的刀具 " ’ ’ 月牙洼形成过程 & 切削塑性材料当进 $( % 前刀面磨损 ’ 给量 )*#+(,, - . 时 ! 在不加切削液的情况下 ! 刀具前刀面上会形 成月牙洼磨损 " 它是以切 削温度最高点的位置为中心开始发 生 ! 然后逐渐向前向后扩展 ! 深度不断增加 ! 当月牙洼发展到 图! 刀具磨损形态 其前缘与切 削刃之间的棱边变得很窄时 ! 切削刃强度降低 ! 容 易导致切削刃破损 " 前刀面月牙洼磨损值以其最大深度 /0 表 示" $1 % 前后刀面同 时磨损 & 这种磨损的形态是指前刀面月牙 洼磨损的同 时后刀面也磨损 ! 一般情况下 ! 发生这种形态是在 切 削厚度 234#+!$#+5,, 的塑性金属材料条件下 ! 在切削加工 硬化比较严重的难切 削材料 $ 如不 锈钢 ! 高温合金 % 时 ! 常出 现边界磨损和沟纹磨损 " 边界磨损在主后面上 ! 沟纹磨损在副 后面上 " 二 % 刀具磨损的原因 在切削过程中 ! 一方面由于刀具前刀面所接触的切屑和后 刀面所接触的工件都是新生表面 ! 这个表面不存在氧化层或其 它污染 " 另一方面又由于刀具的摩擦区 $ 前刀面后刀面 % 是在高 $! % 后刀面的磨损 & 刀具的后刀面和副后刀面与工件摩擦产 生的磨损 ! 后刀面与工件表面实际上接触面积很小 ! 所以接触压 力很大 ! 存在着弹性和塑性变形 " 因此 ! 磨损就发生在这个接触 面上 " 在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时 ! 主要也是 发生 这种 磨 损 ! 后 刀 面 的 磨 损 量 &’ 随 切 削 时 间 而 变 化 ! 它 可 以分为三个阶段 $ 如 ( 图所示 %"
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。
刀具磨损与耐用度
2、刀具磨损限度的参考点
因为刀具后刀面磨损最常见，故以后刀面的磨损量 为刀具的磨损限度。
2、刀具寿命 即刀具以开始切削到不能切削为止所占有的时间。
3、 刀具磨钝标准（硬质合金车刀后刀面磨损量） （表3-12）：
精车：0.1～0.3mm 粗车钢料：0.6～0.8mm 粗车铸铁：0.8～1.2mm
小结
四、刀具磨损的三个阶段 （后刀面磨损规律）
初期磨损
正常磨损
B
C
急剧磨损
AHale Waihona Puke o切削时间四、刀具磨损的三个阶段
1、初期磨损 刀具刃磨后由于表面粗糙或表层组织不耐
磨，磨损较快，按图中的OA段规律磨损。
初期磨损
正常磨损
B
C
急剧磨损
A
o
切削时间
2、正常磨损
刀具经过初期磨损后进入正常磨损阶段，磨 损速度减慢，进入刀具工作的有效阶段，刀具磨损 按图中AB段规律。
刀具磨损与耐用度
一、刀具磨损的现象 二、刀具磨损的形式及条件 三、刀具磨损的原因 四、刀具磨损限度与寿命
一、刀具磨损的现象 刀具使用一段时间后会发生磨损，其现象有以 下几种：
1、工件的表面粗糙度下降； 2、工件尺寸发生变化；
3、切削温度升高；
4、甚至发生啸叫声等。
二、刀具磨损的形式及条件 1、后刀面磨损；
初期磨损
正常磨损
B
C
急剧磨损
A
o
切削时间
3、急剧磨损 刀具正常磨损后，将进入急剧磨损阶段，按BC段规律。 急剧磨损也会发生在：
1）切削用量不当：如过高切削速度导致高温烧刀等
2）切削条件不当：如不规则切削导致的崩刃等
初期磨损
正常磨损
因为刀具后刀面磨损最常见，故以后刀面的磨损量 为刀具的磨损限度。
2、刀具寿命 即刀具以开始切削到不能切削为止所占有的时间。
3、 刀具磨钝标准（硬质合金车刀后刀面磨损量） （表3-12）：
精车：0.1～0.3mm 粗车钢料：0.6～0.8mm 粗车铸铁：0.8～1.2mm
小结
四、刀具磨损的三个阶段 （后刀面磨损规律）
初期磨损
正常磨损
B
C
急剧磨损
AHale Waihona Puke o切削时间四、刀具磨损的三个阶段
1、初期磨损 刀具刃磨后由于表面粗糙或表层组织不耐
磨，磨损较快，按图中的OA段规律磨损。
初期磨损
正常磨损
B
C
急剧磨损
A
o
切削时间
2、正常磨损
刀具经过初期磨损后进入正常磨损阶段，磨 损速度减慢，进入刀具工作的有效阶段，刀具磨损 按图中AB段规律。
刀具磨损与耐用度
一、刀具磨损的现象 二、刀具磨损的形式及条件 三、刀具磨损的原因 四、刀具磨损限度与寿命
一、刀具磨损的现象 刀具使用一段时间后会发生磨损，其现象有以 下几种：
1、工件的表面粗糙度下降； 2、工件尺寸发生变化；
3、切削温度升高；
4、甚至发生啸叫声等。
二、刀具磨损的形式及条件 1、后刀面磨损；
初期磨损
正常磨损
B
C
急剧磨损
A
o
切削时间
3、急剧磨损 刀具正常磨损后，将进入急剧磨损阶段，按BC段规律。 急剧磨损也会发生在：
1）切削用量不当：如过高切削速度导致高温烧刀等
2）切削条件不当：如不规则切削导致的崩刃等
初期磨损
正常磨损
(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。
刀具磨损和刀具耐用度
Hale Waihona Puke 返回本章目录2 刀具磨损过程及磨钝标准
（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
（2）刀具的磨钝标准 国际标准规定1/2切削深度处后面上测量的磨损带宽度VB作为刀 具的磨钝标准。 精加工刀具，以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标 准，称为刀具的径向磨损量NB。
T
CT
5 0. c f 2.25 asp75
切削速度 v 对刀具耐用度影响最大， c f 进给量次之，背吃刀量asp 最小。
3. 刀具耐用度的经验公式
刀具耐用度的定义为：刀具由刃磨
后开始切削一直到磨损量达到刀具 磨钝标准所经过的总切削时间。刀 具耐用度以 T 表示，单位为分钟。 刀具寿命是表示一把新刀从投入切 削起，到报废止总的实际切削时间。
（1）切削速度与刀具耐用度的关系
vc T m C0
（2）进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系
刀具磨损和刀具耐用度
1 刀具的磨损形式及原因 （1）刀具的磨损形式 1）前面磨损 前面上形成月牙洼磨损 2）后面磨损 后面的磨损形式是磨成后 角等于零的磨损棱带。 3）前后面同时磨损或边界 磨损
图2-19 刀具磨损的测量位置
（2）刀具磨损的原因 1）硬质点磨损 工件材料中的杂质在刀具表面上擦伤，划出 一条条的沟纹造成的机械磨损。
f T m1 C1 m2 asp T C2
（3）刀具耐用度的经验公式
T CT
1 Vcm
f
1 m1
1 m a sp 2
令
x
1 1 1 ,y ,z m m m2
则
T
CT
x z vc f a sp
第六讲刀具磨损和刀具寿命
刀具磨损和刀具耐用度
刀具在切削过程中与切屑、工件间产生剧烈的挤压、摩 擦，造成磨损。刀具磨损是影响生产效率、加工质量和成本 的一个重要因素。 •单位切削力可达到每平方毫米200公斤； •硬质合金刀具切削温度可达到800度以上；
1
一、刀具的磨损形态
一般来说，刀具失效形式分为：
1. 破损：突发的破坏，如崩断，卷刃等。
在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。
粗车碳素钢0.6～0.8 mm
粗车合金钢0.4～0.5 mm
粗车铸铁0.8～1.2 mm
精车碳钢0.1～0.3 mm
11
四、刀具耐用度T
刀具耐用度的概念： 刀具重新刃磨后，从开始切削直到刀具 达到 磨钝标准时总的切削时间，用分钟或小时表示 。 刀具切削加工所使用的时间达到刀具耐用度所 确定的时间后，刀具就应重新刃磨。
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：
ห้องสมุดไป่ตู้
9
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磨刀
10
刀具磨钝标准的选择原则
对于粗加工刀具：应尽快切除工件上的加工余量，故可 采用较大的磨钝标准； 对于精加工刀具：加工余量小，加工精度较高，故应根 据具体情况选用较小的磨钝标准。
2、粘结磨损
磨损机理：刀―屑接触面上由于冷焊而产生粘结，当粘 结在前刀面的少量切屑金属脱落时，带走了刀具表面上 的硬颗粒（如：WC、TiC等）而造成的刀具磨损。 中速切削形成不稳定积屑瘤以及刀具刃磨质量差时 磨损严重。
6
二、刀具磨损的原因和机理
3、扩散磨损
刀具在切削过程中与切屑、工件间产生剧烈的挤压、摩 擦，造成磨损。刀具磨损是影响生产效率、加工质量和成本 的一个重要因素。 •单位切削力可达到每平方毫米200公斤； •硬质合金刀具切削温度可达到800度以上；
1
一、刀具的磨损形态
一般来说，刀具失效形式分为：
1. 破损：突发的破坏，如崩断，卷刃等。
在不同的加工条件下，磨钝标准的具体数值是不同的。
粗车碳素钢0.6～0.8 mm
粗车合金钢0.4～0.5 mm
粗车铸铁0.8～1.2 mm
精车碳钢0.1～0.3 mm
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四、刀具耐用度T
刀具耐用度的概念： 刀具重新刃磨后，从开始切削直到刀具 达到 磨钝标准时总的切削时间，用分钟或小时表示 。 刀具切削加工所使用的时间达到刀具耐用度所 确定的时间后，刀具就应重新刃磨。
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：
ห้องสมุดไป่ตู้
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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磨刀
10
刀具磨钝标准的选择原则
对于粗加工刀具：应尽快切除工件上的加工余量，故可 采用较大的磨钝标准； 对于精加工刀具：加工余量小，加工精度较高，故应根 据具体情况选用较小的磨钝标准。
2、粘结磨损
磨损机理：刀―屑接触面上由于冷焊而产生粘结，当粘 结在前刀面的少量切屑金属脱落时，带走了刀具表面上 的硬颗粒（如：WC、TiC等）而造成的刀具磨损。 中速切削形成不稳定积屑瘤以及刀具刃磨质量差时 磨损严重。
6
二、刀具磨损的原因和机理
3、扩散磨损
6-刀具的磨损和耐用度
• §6—4刀具耐用度及其与切削用量的关系 • 在实际生产中，一般用刀具耐用度表示
更换刀具的要求。 • 刀具耐用度：刃磨后开始切削，到磨损 量达到刀具磨钝标准所经过的总切削时间。 • 对于实际加工，刀具材料、几何参数已 定，对刀具耐用度影响的就是切削用量。 目前以实验的方法来建立他们之间的关系。
• 一、切削速度与刀具耐用度的关系 • 固定其它参数，在一定的范围内，改变
工件发生接触和摩擦，因而产生磨损。
• 1、前刀面磨损 • 塑性材料、ac>0.5，切屑与前刀面接触，
形成月牙洼，深度用KT表示。 • 2、后刀面磨损 • 脆性材料，或塑性材料、ac<0.5，切屑 与前刀面接触短，刀具磨钝使后刀面与工 件接触压力较大，磨损带宽度用VB表示。
•
• 3、前、后刀面磨损，边界磨损 • 塑性材料，ac=0.1-0.5，两种磨擦伤磨损 • 2、粘结磨损 • 3、扩散磨损 • 4、相变磨损 • 5、化学磨损 • 6、热电磨损 • 对于不同的刀具材料，在不同的切削条
件下，加工不同的工件材料，其主要磨损 原因是不同的。可能属于上述的1、2种。
• §6—3 刀具磨损过程及磨钝标准 • 一、磨损过程 • 分为三个阶段： • 1、初期磨损阶段 • 2、正常磨损阶段 • 3、急剧磨损阶段 • 刀具的使用应在 • 急剧磨损阶段之前 • 更换刀具。刀具磨损的程度用VB来衡量。
的不均匀、表面硬度不均匀、加工出现的 断续情况等，都会产生机械振动以及热冲 击。 • 刀具材料硬度高、脆性大，组织的不均 匀，内部存在空隙和缺陷，长生冲击 、机 械疲劳、热疲劳而破损。 • 3、破损的防止 • 提高刀具材料的强度和抗热性能，合理 选择几何形状，采用合理的切削条件。
不同的切削速度，测量VB值，得到不同的T。 在双对数坐标上表示，得到方程： • 其中m表示直线斜率， m愈小，V对T的 影响愈大。 • 在较宽的切削速度范围内，特别在低速 区，由于积屑瘤的不稳定，得到的V-T关系， 不是单调的函数关系。
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。
第四节 刀具磨损与耐用度
扩散磨损属于材料化学性质的变化，影响到刀具材料的化学稳定性。
举例
3、扩散磨损
钨钴类硬质合金刀具在800℃～900℃时，钨原子、碳原子向切屑中的扩 散；切屑中的铁原子、碳原子向刀具中的扩散，降低了刀具的粘结强度和 耐磨性而形成扩散磨损； 碳化钛类硬质合金刀具，其中钨（W）的扩散速度快，钛元素、钽（Ta） 元素扩散的慢，钨（W）元素扩散后，刀具材料中还含有碳化钛、碳化钽等， 因而这种刀具较耐磨。它的扩散温度约为900℃～1000℃。
1、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，由于切屑与前刀 面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应很强烈，接 触面又有很高的压力和温度，接触面积中有80%以上是实际接触，空 气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损。使刀刃 强度降低，易导致刀刃破损。
前刀面上的温度如图所示 月牙洼离切削刃有一定距离其长度取决于切屑宽度，宽度取决于切屑厚度。 随着切削的进行，月牙洼长度基本不变，宽度和深度逐渐增加。 常用月牙洼的深度KT、宽度KB表示磨损程度。
2、刀具磨钝标准
刀具磨损后将影响切削力、切削温度和加工质量，当刀具磨损到一定 限度就不能继续使用，因此根据加工情况规定一个最大的允许磨损值。 这个磨损限度称为磨钝标准。 一般刀具的后刀面上都有磨损，它 对加工精度和切削力的影响比前刀面 磨损显著，同时后刀面磨损量比较容 易测量，因此在刀具管理和金属切削 的科学研究中多按后刀面磨损尺寸来 制定磨钝标准。通常所谓磨钝标准是 指后刀面磨损带中间部分平均磨损量 允许达到的最大值，以VB表示。 自动化生产中用的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸做为 衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量，以NB表示。
低温下的主要磨损原因 磨粒磨损、粘结磨损；即机械磨损。 高温下的主要磨损原因 相变磨损、扩散磨损、氧化磨损；即物理化学磨损
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。
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刀具磨损和耐用度浅谈
刀具在切削金属的同时，本身也逐渐被磨损。
当磨损到一定程度时，就需要更换刀具，否则会产生降低加工表面质量等不良后果。
让我们先来看看刀具的磨损过程：常用的高速钢和硬质合金钢刀具的磨损过程如图所示，它反映了切削时间和刀具磨损之间的关系。
正常磨损
初期磨损
急剧磨损后刀面磨损量切削时间/
1． 初期磨损阶段
在该阶段中，由于是新刃磨的刀具，刀后面粗糙不平，后面
与工件过渡表面间的实际接触面很小，压力大，磨损速度很快。
初期磨损量与刀具刃磨质量有关，经过研磨的刀具初期磨损量小。
2． 正常磨损阶段
刀后面经过初期的磨损后，粗糙度值降低，与工件过渡表面
实际接触面积增大，压力减小，刀刃仍然比较锋利，磨损速度比较缓慢。
该阶段切削过程平稳，持续时间长，是刀具的有效工作阶段。
3．急剧磨损阶段
当刀具磨损到一定程度后，刃口变钝，摩擦力增大，切削力和切削温度迅速上升，刀具材料的性能下降，引起刀具迅速磨损，直至完全丧失切削性能。
所以在切削过程中应避免刀具发生急剧磨损。
刀具的磨损过程又可看为刀具的钝化过程
从上述磨损过程可以看出，刀具在正常磨损阶段即将结束前，刀具必须及时重磨或可转位刀片转换刀刃。
否则不仅会损坏刀具，而且会使工件的加工质量变坏。
此时的刀具磨损量称为刀具的磨损限度。
国家标准规定，把刀具磨损达到正常磨损阶段结束前的某一后面磨损量VB值作为刀具的磨损限度，即磨钝标准。
因为刀具磨损后，切削力将增大，在柔性加工系统中，经常用切削力的某一数值作为刀具磨钝标准，以实现对刀具磨损状态的自动控制。
在实际生产中，采用与磨钝标准队赢得切削时间，即刀具耐用度来表示刀具已经磨钝，到了该换刀具的时候。
所谓刀具耐用度，是指新磨好的刀具，由开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间，用字母t表示，单位为min。
刀具耐用度有时也可用加工同样零件的数量或切削路程长度来表示。
粗加工时，多为切削时间表示耐用度。
例如，目前高速钢镗刀的耐用度为30~60min；硬质合金铣刀的耐用度为120~180min。
高速钢钻头的耐用度为80~120min；成形刀具耐用度为200~300min。
精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。
用刀具耐用度衡量磨损量的大小，比直接测量磨损量方便的多，因而在生产中广泛采用。
刀具寿命则是指一把新刀从使用到报废为止的总的切削时间，它是刀具耐用度与磨刀次数的乘积。