(精选)刀具的磨损和刀具的耐用度
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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。
刀具磨损、破损和使用寿命(刀具耐用度
•
刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；
• 接触压力非常大；
• 接触表面的温度很高；
磨料磨损
冷焊磨损 刀具磨损形式： 扩散磨损 氧化磨损 热电磨损（扩散磨损一种）
§ 6-2刀具磨损过程及磨钝标准
6.2.1刀具磨损过程（后刀面磨损值VB随时间延长而增大）
刀具磨损过程分为三个阶段:
①初期磨损阶段（OA段）
切削时间T
图6-11刀具磨损曲线
3）在双对数坐标上是一直线（在一定速度范围内)
lg vc = - m lg T + lg A
m = tg φ
A为当 T=1s （min）时纵坐标截距
泰勒公式 （6-4）
vc =A /Tm
或：
T= C1 /vcz
（z =1/m）
A— 与工件材料有关的系数 m— 切削速度对刀具使用寿命的影响程度
Cv T 1/ m 1/ n 1/ p vc f a p
※ 当用硬质合金车刀切削碳钢时，切削用 量与刀具的经验公式为
T
Cv v f
5 c 1.75 0.75 p Nhomakorabeaa
式中 C——与工件材料、刀具材料和其他条件 v 有关的常数。
※ 切削用量中切削速度对刀具使用寿命 T 影响最大；其次是进给量；切削深度影 响最小。
6.1.2后刀面磨损 6.1.3前、后刀面同时磨损
a)后刀面磨损
b)前刀面磨损 hd > 0.5mm
c)前、后刀面 同时磨损 0.1mm< hd <0.5mm
hd <0.1mm
图1 – 24 刀具磨损的形式
★刀具磨损原因 刀具磨损经常是机械的、热的、化学的三种作用 的综合结果。 ★刀具磨损特点（状态）
刀具磨损与耐用度
机械制造技术基础
第1章 切削与磨削过程
பைடு நூலகம்
1.5 刀具磨损与耐用度
1
1.5 刀具磨损与耐用度
内容提要
1. 2. 3. 4. 5. 6.
刀具的磨损方式； 刀具的磨损原因； 刀具的磨损过程； 刀具的磨钝标准； 刀具耐用度； 刀具的破损。
重点难点
1. 刀具的磨损原因； 2. 刀具耐用度的概念及影响因素。
18
1.5.4 刀具的磨钝标准
在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损宽度VB来制 定磨钝标准。规定磨钝标准的两点考虑：
①充分利用正常磨损阶段的磨损量，适用于粗加工和半 精加工。 ② 根据加工精度和表面质量要求规定磨钝标准。
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； （2）如果主后刀面为无规则磨损，取VB max=0.6mm； （3）前面磨损量KT=0.06+0.3f（f为进给量）
◆ 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
粘结磨损加剧
◆ 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
15
1.5.3 刀具的磨损过程
刀具磨损过程 3个阶段
后刀面磨损量VB 初期磨损 正常磨损 急剧磨损
在双对数坐标上的T—v曲线
26
1.5.5 刀具耐用度 1）切削用量对刀具耐用度的影响 b. 进给量、背吃刀量与刀具耐用度的关系
f= B / Tn ap= C/Tp
综合以上三式，可以得到切削用量三要素与耐用度的关系：
T CT / vc
ym
f ap
第1章 切削与磨削过程
பைடு நூலகம்
1.5 刀具磨损与耐用度
1
1.5 刀具磨损与耐用度
内容提要
1. 2. 3. 4. 5. 6.
刀具的磨损方式； 刀具的磨损原因； 刀具的磨损过程； 刀具的磨钝标准； 刀具耐用度； 刀具的破损。
重点难点
1. 刀具的磨损原因； 2. 刀具耐用度的概念及影响因素。
18
1.5.4 刀具的磨钝标准
在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损宽度VB来制 定磨钝标准。规定磨钝标准的两点考虑：
①充分利用正常磨损阶段的磨损量，适用于粗加工和半 精加工。 ② 根据加工精度和表面质量要求规定磨钝标准。
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； （2）如果主后刀面为无规则磨损，取VB max=0.6mm； （3）前面磨损量KT=0.06+0.3f（f为进给量）
◆ 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
粘结磨损加剧
◆ 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
15
1.5.3 刀具的磨损过程
刀具磨损过程 3个阶段
后刀面磨损量VB 初期磨损 正常磨损 急剧磨损
在双对数坐标上的T—v曲线
26
1.5.5 刀具耐用度 1）切削用量对刀具耐用度的影响 b. 进给量、背吃刀量与刀具耐用度的关系
f= B / Tn ap= C/Tp
综合以上三式，可以得到切削用量三要素与耐用度的关系：
T CT / vc
ym
f ap
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。
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
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。
（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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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。
【机械制造基础课件】2.3刀具磨损--切削过程规律
刀具磨损率较大。主要是新刃磨的刀面较粗糙、使 刀工接触面小造成压应力大。
（2）正常磨损阶段 经过初期磨损阶段之后，刀面处于良好状态，刀具后
刀面磨损均匀而缓慢，切削时间较长。
（3）急剧磨损阶段
当磨损带宽度增加到一定限度之后，切削力与切削温度 迅速升高，磨损带宽度急剧增加。
为合理使用刀具和保证加工质量，应在此阶段之前及时 更换刀具。
后刀面磨损
3. 边界磨损
边界磨损实际上属于后刀面磨损的边界部分。在主后 刀面上，主切削刃与待加工表面对应位置处的磨损； 在副后刀面上，副切削刃与已加工表面对应位置处的 磨损。边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。
边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。原因：
边界处属切削刃受力（压应力和剪应力）极限位置，存在很大的 剪应力（机械应力）
在较宽的切削速度范围内，特别在低速区内，v-T 关 系就不是单调函数。原因：积屑瘤现象影响刀具耐用 度所致。
2. 进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系
与 v-T 关系一样进行试验，可得到 f-T、ap-T 关系，即
f Tm1 = C1
ap Tm2＝ C2
综合式可得切削用量与刀具耐用度的一般关系：
（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。
2）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。
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，这种破损称为脆性破损。
（2）正常磨损阶段 经过初期磨损阶段之后，刀面处于良好状态，刀具后
刀面磨损均匀而缓慢，切削时间较长。
（3）急剧磨损阶段
当磨损带宽度增加到一定限度之后，切削力与切削温度 迅速升高，磨损带宽度急剧增加。
为合理使用刀具和保证加工质量，应在此阶段之前及时 更换刀具。
后刀面磨损
3. 边界磨损
边界磨损实际上属于后刀面磨损的边界部分。在主后 刀面上，主切削刃与待加工表面对应位置处的磨损； 在副后刀面上，副切削刃与已加工表面对应位置处的 磨损。边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。
边界磨损在后刀面磨损带中最为严重。原因：
边界处属切削刃受力（压应力和剪应力）极限位置，存在很大的 剪应力（机械应力）
在较宽的切削速度范围内，特别在低速区内，v-T 关 系就不是单调函数。原因：积屑瘤现象影响刀具耐用 度所致。
2. 进给量和背吃刀量与刀具耐用度的关系
与 v-T 关系一样进行试验，可得到 f-T、ap-T 关系，即
f Tm1 = C1
ap Tm2＝ C2
综合式可得切削用量与刀具耐用度的一般关系：
（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。
2）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。
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，这种破损称为脆性破损。
刀具磨损和刀具寿命讲解
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。
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。 (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。用硬质台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。
(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。
(5)工艺系统应有较好的刚性 防止因为振动而损 坏刀具。
1.刀具磨损的形式
切削时，刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触，产生剧烈摩 擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。 但它们的磨损情况有各自不同的特点，而且相互影响：刀具磨损形式有以 下几种：
前刀面磨损
后刀面磨损
边界磨损
(1)前刀面磨损(月牙洼磨损) 切削塑性材料时，如果切 削速度和切削厚度较大，切屑在前刀向上经常会磨出一个 月牙洼。出现月牙洼的部位就是切削温度最高的部位。月 牙洼和切削刃之间有一条小棱边，月牙洼随着刀具磨损不 断变大，当月才洼扩展到使棱边变得很窄时，切削刃强度 降低，极易导致崩刃。月牙洼磨损量以其深度KT表示 。
(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。
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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。
15
a.切削温度
高温 低温
低温 高温
表层受压-σ 表层受拉+σ
16
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。
1)工件材料 切削脆性材料（如铸铁）；切削薄 的塑性材料ac≤0.1mm。
2)原因 加工表面与后刀面剧烈摩擦。 3)度量 磨损情况由平均磨损宽度VB来表示。
最大磨损宽度VBmax
5
(2)前刀面磨损（月牙洼磨损crater wear）
刀具磨损后，在切削刃口后方出现月牙洼。 1)工件材料 切削厚度ac＞0.1mm的塑性材料。 2)原因 刀-屑接触面有很高的压力和温度，
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
Hale Waihona Puke 鳞刺Raf2 32 R
R为刀尖半径
14
(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。
矿物油（机械油，轻柴油，煤油）
植物油（豆油）
+添加剂
动物油（猪油）
油性
硫，磷，氯
耐高温，高压
极压
(2)切削液的选用
1)粘性和塑性较大的材料（低碳钢），选用 硫化矿物油。
2)脆性材料（铸铁，青铜），不用冷却润滑 液。精加工时，用煤油（降低表面粗糙度 和冲走切屑）
2
3)有色金属，不采用切削液。精加工铝合金 可以采用煤油。高速切削镁合金，采用煤 油，矿物油，氟化钠溶液。不能采用水， 因为水能助燃。
C 急剧磨损段
B A
t
8
(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：
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。
9
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
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。
10
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;
17
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
18
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。
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
19
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
4)难加工材料（耐热钢，不锈钢），采用喷 雾法，喷射含石墨的乳化液或者用液态二 氧化碳冷却。
5)硬质合金刀片，陶瓷刀片，一般不采用切 削液。如果要采用，就一开始大量注入， 特别要防止切削中途突然加切削液，会使 刀片炸裂。
3
1.3.5刀具的磨损和刀具的耐用度
1.刀具的磨损形式
4
(1)后刀面磨损
后刀面磨损是刀具是刀具上最主要的一个磨损区， 通常以后刀面磨损高度为各种刀具的磨损标准。
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。
7
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
3.切削液
(1)切削液的作用及种类 1)作用 润滑作用；冷却作用；清洗；防锈。 2)分类 a.水基冷却润滑液（成份以水为主，主要起
冷却作用） 水溶液 水+防锈剂（碳酸钠，亚硫酸钠，使
表面形成一层气化膜） 乳化液 乳化油（矿物油，乳化剂，添加剂）
+水（95%~98%）
1
b.油基冷却润滑液(主要起润滑作用)
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
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：
11
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
接触面积中有80%是实际接触，空气或切 削液渗入比较困难，因而形成月牙洼磨损。 塑性变形 热软化 扩散 切屑和前刀面粘 接带走刀具材料。 3)度量 月牙洼磨损值以其最大深度KT表示
6
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
而确定v。
12
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。
13
2.表面质量
(1)表面粗糙度 1)加工后的残留面积
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。
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a.切削温度
高温 低温
低温 高温
表层受压-σ 表层受拉+σ
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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。
1)工件材料 切削脆性材料（如铸铁）；切削薄 的塑性材料ac≤0.1mm。
2)原因 加工表面与后刀面剧烈摩擦。 3)度量 磨损情况由平均磨损宽度VB来表示。
最大磨损宽度VBmax
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(2)前刀面磨损（月牙洼磨损crater wear）
刀具磨损后，在切削刃口后方出现月牙洼。 1)工件材料 切削厚度ac＞0.1mm的塑性材料。 2)原因 刀-屑接触面有很高的压力和温度，
2)其它影响因素 鳞刺 积屑瘤 振动
Hale Waihona Puke 鳞刺Raf2 32 R
R为刀尖半径
14
(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。
矿物油（机械油，轻柴油，煤油）
植物油（豆油）
+添加剂
动物油（猪油）
油性
硫，磷，氯
耐高温，高压
极压
(2)切削液的选用
1)粘性和塑性较大的材料（低碳钢），选用 硫化矿物油。
2)脆性材料（铸铁，青铜），不用冷却润滑 液。精加工时，用煤油（降低表面粗糙度 和冲走切屑）
2
3)有色金属，不采用切削液。精加工铝合金 可以采用煤油。高速切削镁合金，采用煤 油，矿物油，氟化钠溶液。不能采用水， 因为水能助燃。
C 急剧磨损段
B A
t
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(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：
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。
9
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
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。
10
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;
17
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
18
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。
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
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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
4)难加工材料（耐热钢，不锈钢），采用喷 雾法，喷射含石墨的乳化液或者用液态二 氧化碳冷却。
5)硬质合金刀片，陶瓷刀片，一般不采用切 削液。如果要采用，就一开始大量注入， 特别要防止切削中途突然加切削液，会使 刀片炸裂。
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1.3.5刀具的磨损和刀具的耐用度
1.刀具的磨损形式
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(1)后刀面磨损
后刀面磨损是刀具是刀具上最主要的一个磨损区， 通常以后刀面磨损高度为各种刀具的磨损标准。
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。
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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
3.切削液
(1)切削液的作用及种类 1)作用 润滑作用；冷却作用；清洗；防锈。 2)分类 a.水基冷却润滑液（成份以水为主，主要起
冷却作用） 水溶液 水+防锈剂（碳酸钠，亚硫酸钠，使
表面形成一层气化膜） 乳化液 乳化油（矿物油，乳化剂，添加剂）
+水（95%~98%）
1
b.油基冷却润滑液(主要起润滑作用)
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
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：
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T
CT
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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
接触面积中有80%是实际接触，空气或切 削液渗入比较困难，因而形成月牙洼磨损。 塑性变形 热软化 扩散 切屑和前刀面粘 接带走刀具材料。 3)度量 月牙洼磨损值以其最大深度KT表示
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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
而确定v。
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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。
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2.表面质量
(1)表面粗糙度 1)加工后的残留面积