刀具基本知识

1、刀具基本知识刀具几何角度刀具材料、磨损切削用量选择常用刀具目录页Contents PageContents Page2数控刀具基本知识切削刀具材料刀片的选择切削用量的合理选择刀具磨损与耐用度过度页Transition PageTransition Page3刀数控刀具基本知识切削刀具材料刀片的选择切削用量的合理选择刀具磨损与耐用度4数控刀具基本知识刀具基本知识数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，随着数控机床的发展而得到广泛应用，因此称为数控刀具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件三高一专高效率、高精度、高可靠性和专用

2、化1.数控刀具基本知识5数控刀具基本知识刀具基本知识1.1 数控刀具的结构刀具结构：切削部分、过度部分、夹持部分夹持部分过度部分切削部分夹持部分：和机床连接部分，根据机床型号选择切削部分：和工件接触部分，根据工件要求选择过渡部分：连接夹持和切削部分，有调节功能、减震功能、防干涉等功能，选择时应尽量在不干涉的情况下尽可能的选择刚性好的过度部分6数控刀具基本知识刀具基本知识1.2刀具切削部分组成刀具切削部分由三个面、两条切削刃和一个刀尖组成。n前刀面(A) 切削过程中切屑流出所经过的刀具表面。n主后刀面(A) 切削过程中与工件过渡表面相对的刀具表面。n副后刀面(A) 切削过程中与工件已加工表面相对

3、的刀具表面。n主切削刃(s) 前刀面与主后刀面的交线。它担负主要的切削工作。n副切削刃(s) 前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作7数控刀具基本知识刀具基本知识1.2 刀具削部分组成1）基面Pr 指过主切削刃选定点，并垂直于该点切削速度方向的平面。车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面。2）切削平面Ps 指过主切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于该点基面的平面。3）正交平面Po 指过主切削刃选定点，同时垂直于基面与切削平面的。8数控刀具基本知识刀具基本知识1.2 刀具切削部分组成n前角 指正交平面中测量的前刀面与基面之间的夹角。n后角 正交平面中测量的后刀面与切削平面之间的夹角。

4、n主偏角 基面中测量的主切削刃与假定进给运动方向之间的夹角。n余偏角 和主偏角互余。n副偏角 基面中测量的副切削刃与假定进给运动方向之间的夹角。9数控刀具基本知识刀具基本知识1.3刀具几何角度的合理选用大负前角用于l切削硬材料 l需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件 大正前角用于l切削软质材料l易切削材料l被加工材料及机床刚性差时 前角对切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影响都很大前角的影响l正前角大，切削刃锋利l前角每增加1，切削功率减少1l正前角大，刀刃强度下降；负前角过大，切削力增加前角的选择前角的选择 10数控刀具基本知识刀具基本知识（1）被切削对象塑性越大，前角

5、越大。（2）刀具切削部分的材料高速钢前角可大于硬质合金钢。（3）粗加工前角应取小些，精加工时前角应取大些。 1.3 刀具几何角度的合理选用11数控刀具基本知识刀具基本知识后角的影响l后角大，后刀面磨损小 l后角大，刀尖强度下降 小后角用于l切削硬材料 l需切削刃强度高时 大后角用于l切削软材料 l切削易加工硬化的材料 后角的选择后角的选择 1.3 刀具几何角度的合理选用12数控刀具基本知识刀具基本知识 后角选择原则：在粗加工时以确保刀具强度为主，可在范围内选取；在精加工时以保证加工表面质量为主，在实际生产中有时在后面上磨出倒棱面，负后角，目的是为了在切削加工时产生支承作用，增加系统刚性，并起到

6、消振阻尼作用。1.3 刀具几何角度的合理选用后角的选择后角的选择 13数控刀具基本知识刀具基本知识主偏角的影响l 进给量相同时，余偏角大，刀片与切屑接触的长度增加，切削厚度变薄，使切削力分散作用在长的刀刃上，刀具耐用度得以提高l 主偏角小，分力a也随之增加，加工细长轴时，易发生挠曲l 主偏角小，切屑处力性能变差l 主偏角小，切削厚度变薄，切削宽度增加，将使切屑难以碎断大主偏角用于l切深小的精加工 l切削细而长的工件 l机床刚性差时 小主偏角用于l工件硬度高，切削温度大时 l大直径零件的粗加工 l机床刚性高时 余偏角等于90减主偏角，其作用是缓和冲击力，对进给力，背向力，切削厚度都有影响。1.3

7、 刀具几何角度的合理选用主偏角的选择主偏角的选择 14数控刀具基本知识刀具基本知识 副偏角的选择副偏角的选择 1.3 刀具几何角度的合理选用副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为515副偏角的影响l副偏角小，切削刃强度增加，但刀尖易发热l副偏角小，背向力增加，切削时易产生振动 l粗加工时副偏角宜小些 ；而精加工时副偏角则宜大些15“薄膜薄膜”CVD金刚石镀层金刚石镀层图片由肯纳金属(Kennametal)提供 过度页Transition PageTransition Page概述数控刀具基本知识切削刀具材料切削用量的选择数控刀具基本知识刀片的选择切削用量的合理选择刀具磨损与耐用度16

8、切削刀具材料刀具基本知识2.1刀具材料应具备的基本性能刀具材料是指刀具切削部分的材料。金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，受到很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。因此，刀具材料应具备以下基本性能。1.刀具材料的硬度必须更高于被加工工件材料的硬度。目前，切削性能最差的刀具材料碳素工具钢，其硬度在室温条件下也应在62HRC以上；高速钢的硬度为63-70HRC；硬质合金的硬度为89-93HRA。17切削刀具材料刀具基本知识2）足够的强度和韧性 刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力。例如，车削45钢时，当ap=4mm，f=0.5mm/r时，

9、刀具要承受约4000N的切削力。3）耐磨性和耐热性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。一般说来，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。此外，刀具材料的耐磨性还和金相组织中化学成分、硬质点的性质、数量、颗粒大小和分布状况有关。金相组织中碳化物越多，颗粒越细，分布越均匀，其耐磨性就越高。（4）良好的导热性 刀具材料的导热性用热导率单位为W/（mK）来表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。此外，导热性好的刀具材料其耐热冲击和抗热龟裂的性能增强，这种性能对采用脆性刀具材料进行断续切削，特别是在加工导热性能差的工件时尤为重要。2.1刀具材料应具备的

10、基本性能18切削刀具材料刀具基本知识（5）良好的工艺性和经济性 为了便于制造、要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻压、焊接、切削加工、热处理，可磨性等。经济性是评价新型刀具材料的重要指标之一，刀具材料的选用应结合本国资源，降低成本。（6）抗粘接性防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘接。（7）化学稳定性指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应。2.1刀具材料应具备的基本性能19切削刀具材料刀具基本知识现今所采用的刀具材料，大体上可分为五大类：高速钢（High speed steel）、硬质合金（Cnmented）、陶瓷（Ceramics）、立方氮化硼（Cubic boro

11、n nitride，CBN）、聚晶金刚石（Polymerize crystal diamond，PCD）。一般机加工使用最多的是高速钢和硬质合金。硬度高可允许的切削速度高，而韧性高可承受的切削力大。工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，故广泛用于中、低速切削的成型刀具，不宜高速切削。硬质合金耐热性好，切削效率高.但刀片强度、韧性不及工具钢，焊接刃磨工艺性差，多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削刀具。2.2刀具材料应具备的基本性能20切削刀具材料刀具基本知识 高速钢是富含W、Cr、Mo(钼)、V等合金元素的高合金工具钢。在工厂中常称为白钢或锋钢。2.2 高速钢与碳素工具钢、合金工具钢相比，高速钢

12、的热硬性很高，在切削温度高达500650时，仍能保持60HRC的高硬度，因此允许切削速度可提高l2倍(25m/min30m/min)。同时，高速钢还具有较高的耐磨性以及较高的强度和韧性优点121切削刀具材料刀具基本知识硬质合金相比，其最大优点是可加工性好并具有良好的综合力学性能。其退火硬度为207HBS255HBS，与优质中、高碳钢的退火硬度相近，能够用一般材料刀具顺利切削加工出各种复杂形状；在加热状态下(9001100)能反复锻打制成所需的毛坯；高速钢的抗弯强度是硬质合金的35倍，冲击韧性是硬质合金的610倍。优点22.2 高速钢高速钢仍是世界各国制造复杂、精密和成形刀具的基本材料，是应用最

13、广泛的刀具材料之一。22切削刀具材料刀具基本知识2.3 硬质合金硬质合金的组成与特点硬质合金是将一些难熔的、高硬度的合金碳化物微米数量级粉末与金属黏结剂按粉末冶金工艺制成的刀具材料。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的黏结剂有Co以及Mo、Ni等。硬质合金具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点。因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，其缺点是抗弯强度低，冲击韧性差；由于硬质合金的常温硬度很高，很难采用切削加工方法制造出复杂的形状结构，故可加工性差。硬质合金的性能取决于化学成分、碳化物粉末粗细及其烧结工艺。23切削刀具材料刀具基本知识钨钴类(YG类)钨钴钛类(YT类

14、)含添加剂的硬质合金(YW类)TiC基硬质合金(YN类) 常用硬质合金的分类、性能及应用2.3 硬质合金24切削刀具材料刀具基本知识应用：(1)钨钴类硬质合金YG代表钨钴类硬质合金，后面数字表示Co的含量，细颗粒的硬质合金有较高的抗弯强度和耐磨性。 如YG3、YG6和YG8等加工形成短切屑的铸铁、有色金属及非金属等脆性材料。加工铸铁等脆性材料时，切屑呈崩碎状，对切削刃的冲击较大，切削力与切削热都集中在刀尖附近。而YG类硬质合金抗弯强度和韧性及导热性较高，故可满足要求。2.3 硬质合金25切削刀具材料刀具基本知识YT表示钨钴钛类硬质合金，数字表示TiC的含量。如YT5、YT14、YT15、YT3

15、0等。与YG类硬质合金相比，YT类硬质合金中由于含有硬度较高的TiC，故该类硬质合金的硬度、耐磨性和抗氧化能力较高，但其导热性能、抗弯强度和韧性、可磨削性和可焊性却有所降低。 应用：加工形成长屑的钢材等塑性材料。2.3 硬质合金(2)钨钴钛类硬质合金 注意：当加工淬硬钢、高强度钢和奥氏体不锈钢等难加工材料时，由于切削力大，且集中在切削刃附近，如选用YT类硬质合金易造成崩刃，故选用YG类硬质合金更为合适。26切削刀具材料刀具基本知识含添加剂的硬质合金是在YG类、YT类硬质合金的基础上加入适当的添加剂(合金碳化物TaC、NbC)所形成的硬质合金新品种。如：YA6、YW1和YW2等几种，其中YW类又

16、称为通用硬质合金。 特点：有更高的硬度、高温硬度、韧性和耐磨性。 应用：用于钢料和难加工材料的半精加工和精加工。2.3 硬质合金(3)含添加剂的硬质合金TiC基硬质合金是以TiC为主体，Ni与Mo为黏结剂，并加入少量其他碳化物而形成的一种硬质合金。如：YN10和YN05。其具有比WC基硬质合金更高的耐磨性、耐热性和抗氧化能力，但热导率低和韧性较差。 应用：适用于工具钢的半精加工和精加工及淬硬钢的加工。 (4) TiC基硬质合金27切削刀具材料刀具基本知识2.4 其他刀具材料陶瓷材料陶瓷材料是以氧化铝为主要成分在高温下烧结而成的。如：纯Al2O3陶瓷和TiC-Al2O3混合陶瓷两种。优点：有很高

17、的硬度和耐磨性；有很好的耐热性，在1200高温下仍能进行切削；有很好的化学稳定性和较低的摩擦因数，抗扩散和抗黏结能力强。缺点：强度低、韧性差，抗弯强度仅为硬质合金的1/31/2；导热系数低，仅为硬质合金的1/51/2。应用：钢、铸铁及塑性大的材料(如紫铜)的半精加工和精加工，对于冷硬铸铁、淬硬钢等高硬度材料加工特别有效；但不适于机械冲击和热冲击大的加工场合。28切削刀具材料刀具基本知识有三种：天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石刀具和金刚石复合刀具。金刚石复合刀片是在硬质合金基体上烧结上一层厚度约0.5mm的金刚石，形成了金刚石与硬质合金的复合刀片。 2.4 其他刀具材料金刚石特点：p很好的耐磨

18、性，用于加工硬质合金、陶瓷和高铝硅合金等高硬度、高耐磨材料，刀具耐用度比硬质合金提高几倍甚至几百倍；p金刚石有非常锋利的切削刃，能切下极薄的切屑，加工冷硬现象较少；金刚石抗黏结能力强，不产生积屑瘤，很适于精密加工。但其耐热性差，切削温度不得超过700800；p强度低、脆性大，对振动很敏感，只宜微量切削；与铁的亲合力很强，不适于加工黑色金属材料。 应用：用于磨具及磨料，作为刀具多在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削。29切削刀具材料刀具基本知识立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成的，是20世纪70年代出现的新材料，硬度高达8000HV9000HV，仅次于金刚石，

19、耐热性却比金刚石好得多，在高于1300时仍可切削，且立方氮化硼的化学惰性大，与铁系材料在12001300高温下也不易起化学作用。 2.4 其他刀具材料立方氮化硼(CBN)应用：立方氮化硼作为一种新型超硬磨料和刀具材料，用于加工钢铁等黑色金属，特别是加工高温合金、淬火钢和冷硬铸铁等难加工材料，具有非常广阔得发展前途。30切削刀具材料刀具基本知识涂层刀片是在韧性和强度较高的硬质合金或高速钢的基体上，采用化学气相沉积(CVD)、物理化学气相沉积(PVD)、真空溅射等方法，涂覆一薄层(512)颗粒极细的耐磨、难熔、耐氧化的硬化物(TiC、TiN、TiC-Al2O3)后获得的新型刀片。具有较高的综合切削

20、性能，能够适应多种材料的加工。高速钢基体涂层刀具耐用度可提高210倍，硬质合金基体刀具提高13倍。加工材料硬度愈高，涂层效果愈好。在刀具寿命相同的前提下，可提高切削速度25%30%。上述五大类刀具材料，从总体上分析，材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，递次降低到高速钢。而材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低。2.4 其他刀具材料涂层刀片31切削刀具材料刀具基本知识材料推荐硬度材料推荐硬度高速钢HB220金属陶瓷HRC43钴高速钢HB280涂层金属陶瓷HRC50粉末冶金高速钢HB320陶瓷HRC55硬质合金HB320CNB烧结体HRC60涂层硬质合金HRC40金刚石烧结体HRC60非2.4 其他刀具

21、材料32切削刀具材料刀具基本知识2.4 其他刀具材料材料与被加工工件的关系牌号越小，硬度越高33OH过度页Transition PageTransition Page概述含固废水的危害及处理数控刀具基本知识刀片的选择切削刀具材料切削用量的选择数控刀具基本知识切削刀具材料切削用量的合理选择刀具磨损与耐用度34刀片的选择刀具基本知识3.11 刀片编号详实CNMG120408-TM T902535刀片的选择刀具基本知识3.1 刀片编号详实CNMG120408-TM T902536刀片的选择刀具基本知识3.1 刀片编号详实CNMG120408-TM T902537刀片的选择刀具基本知识3.1 刀片编号

22、详实CNMG120408-TM T902538刀片的选择刀具基本知识3.1 刀片编号详实CNMG120408-TM T902539刀片的选择刀具基本知识3.2 断屑槽的选择40刀片的选择刀具基本知识3.3 材料牌号的确定材料牌号是由工况确定的41OH过度页Transition PageTransition Page概述含固废水的危害及处理数控刀具基本知识切削用量的合理选择切削刀具材料切削用量的选择数控刀具基本知识切削刀具材料刀片的选择刀具磨损与耐用度42镗孔刀具的选择刀具基本知识合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。选择

23、切削用量要根据不同的加工条件和加工要求，又必须考虑到切削用量各参数对切削过程规律的不同影响。可从以下几个主要方面分析：1）生产效率 切削用量ap、f和vc增大，切削时间减小。当加工余量一定时，若背吃刀量小，可使走刀次数增多，切削时间成倍增加，生产效率成倍降低。所以，一般情况下，特别是粗加工时，应尽量优先增大ap，以求一次走刀切除全部加工余量。2）机床功率 切削用量对功率的影响主要是由于切削力的变化而引起的。背吃刀量ap增大时，切削功率成正比增加；而增大进给量f使切削力增加较少，功率增加也较少。所以，在粗加工时尽量增大f是合理的。4 .1切削用量的原则43镗孔刀具的选择刀具基本知识当背吃刀量ap

24、确定后，选出进给量f就能计算切削力。此时，应根据计算的切削力校验机床进给机构的强度。3）切削速度vc 当背吃刀量ap和进给量f确定以后，可在保证刀具耐用度的前提下，计算出刀具耐用度T所允许的切削速度vT。也可以在有关手册资料中选取切削速度。当切削速度确定vc以后，应按n=1000vc/（d），换算成转速n，并根据机床主轴转速表，确定实际主轴转速ne，最后再确定出实际的切削速度vce。机床功率所允许的切削速度为：式中 PE机床电动机功率，Kw；Fc切削力,N；机床传动效率，一般=0.750.85。4 .2切削用量的选择44镗孔刀具的选择刀具基本知识切削用量是衡量切削运动大小的参量。切削用量1、背

25、吃刀量2、进给量3、切削速度切削三要素4 .2切削用量的选择45镗孔刀具的选择刀具基本知识背吃刀量是指切削时已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，用符号 ap 表示，单位为mm。2mwpddawd：待加工表面直径md：已加工表面直径思考题：现有30的毛坯，一次走刀加工成26，试问背吃刀量是多少？ap=(30-26)/2=2mm4 .2切削用量的选择背吃刀量的选择（ ap ）46镗孔刀具的选择刀具基本知识余量不大，一次走刀切除多余的材料，只留下精加工余量。余量太大，可分多次切削，但第一次的背吃刀量尽可能大。通常，第一次走刀的背吃刀量ap1=（2/33/4），第二次走刀的背吃刀量ap2=（1/31

26、/4）。粗加工精加工粗加工后留下的余量，精加工时应一次进给切削完成。当使用硬质合金刀具时，由于刀尖圆弧半径与刃口圆弧半径的挤压和摩擦作用，背吃刀量不宜过小，一般大于0.5mm。4 .2切削用量的选择47镗孔刀具的选择刀具基本知识进给量是指刀具在进给方向上相对工件的位移量，即工件每转一圈,车刀沿进给方向移动的距离，用符号 f 表示，单位为 mm/r，如图所示。进给量f 粗加工时主要根据工艺系统的刚性和强度而定。根据工件材料、刀杆的尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择，若工艺系统刚性好可选用较大的进给量，反之应适当减小进给量。半精加工、精加工的背吃刀量ap较小，产生的切削力不大，故增大进给量对加

27、工工艺系统的强度和刚度影响较小，所以增大进给量主要受到表面粗糙度的限制。4 .2切削用量的选择进给量的选择（f）48镗孔刀具的选择刀具基本知识切削速度是指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，用符号vc表示，单位为m/min。当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的线速度，即:dvnc1000vc - 切削速度，m/minn - 主轴转速，r/mind - 工件待加工表面直径，mm - 圆周率， 3.144 .2切削用量的选择切削速度（Vc）49镗孔刀具的选择刀具基本知识例：车削直径为50mm的工件，若选主轴转速为600r/min，求切削速度的大小？解：由公式得：min/2 .94mi

28、n/10005014. 36001000mmdnVc4 .2切削用量的选择50镗孔刀具的选择刀具基本知识在切削用量三要素中切削速度Vc对车刀寿命影响最大的，其次是进给量f，影响最小是背吃刀量ap 。切削三要素的选择原则因此，确定切削用量时，先尽可能选择较大的ap，其次按技术条件的允许选择最大的f，最后按刀具的使用寿命确定Vc。4 .2切削用量的选择51切削速度为切削速度为396m/min时的前刀面磨损时的前刀面磨损形态形态(500)图片来源：http:/ PageTransition Page概述含固废水的危害及处理数控刀具基本知识刀具磨损与耐用度切削刀具材料切削用量的选择数控刀具基本知识切削

29、刀具材料刀片的选择切削用量的合理选择52刀具磨损与耐用度刀具基本知识刃口磨损积屑热变形热裂纹崩碎断裂53刀具磨损与耐用度刀具基本知识刀具磨损是指在正常的切削过程中，刀具与工件或切屑的接触面上刀具材料的微粒被切屑或工件带走的现象。磨损使刀具原有的几何角度逐渐丧失。刀具正常磨损呈现为三种形式5.1刀具磨损的形式54刀具磨损与耐用度刀具基本知识5.1刀具磨损的形式切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，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

30、刀面月牙洼磨损值以其最大深度表示。前刀面磨损55刀具磨损与耐用度刀具基本知识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。后刀面磨损带宽度往往是不均匀的，可划分为三个区域， 后刀面磨损5.1刀具磨损的形式56刀具磨损与耐用度刀具基本知识N区边界磨损切削钢料时主切削刃靠近工件待加工表面处的后刀面（N区）上，会磨成较深的沟，以VN表示。这主要是工件在边界处的加工硬化层和刀具在边界处较大的应力梯度和温度梯度所造成的。B区中间磨损在后刀面磨损带的中间部位磨损比较均匀，其平均宽度

31、以VB表示，而其最大宽度以VBmax表示。在常规条件下，加工塑性金属常常出现图所示的前后刀面同时磨损的情况 前后刀面同时磨损C区刀尖磨损强度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大值VC。5.1刀具磨损的形式57刀具磨损与耐用度刀具基本知识刀具磨损不同于一般的机械零件的磨损，因为与刀具表面接触的切屑底面是活性很高的新鲜表面，刀面上的接触压力很大（可达23GPa）接触温度很高所以刀具磨损存在着机械的、热的和化学的作用，既有工件材料硬质点的刻划作用而引起的磨损，也有粘接、扩散、腐蚀等引起的磨损。5.2刀具磨损的原因硬质合金加工钢，可达8001000以上）粘结磨损（冷焊磨损）扩散磨损相变磨损氧化磨损

32、l磨料磨损58刀具磨损与耐用度刀具基本知识磨料磨损5.2刀具磨损的原因切削时，工件或切屑中的微小硬质点（Fe3C、TiC等碳化物，AlN、Si3N4等氮化物，SiO2、Al2O3等氧化物）以及积屑瘤碎片，不断滑擦前后刀面，划出沟纹，这就是磨料磨损，磨料磨损在各种切削速度下都存在，但在低速下磨料磨损是刀具磨损的主要原因。这是因为，低速下切削温度较低，其他原因产生的磨损不明显。刀具抵抗磨料磨损的能力主要取决于其硬度和耐磨性。59刀具磨损与耐用度刀具基本知识工件表面、切屑底面与前后刀面之间存在着很大的压力和强烈的摩擦，而它们之间会发生粘结，也称冷焊（即压力粘结）。由于摩擦副的相对运动，粘结将被破坏而

33、被一方带走，从而造成粘结磨损。由于工件或切屑的硬度比刀具的硬度低，所以粘结的破坏往往发生在工件或切屑一方。但由于交变应力、接触疲劳应力、热应力以及刀具表层结构缺陷等原因，粘结的破坏也会发生在刀具一方。这时刀具材料的颗粒被工件或切屑带走，从而造成刀具磨损。这是一种物理作用（分子吸附作用）。在中等偏低的速度下切削塑性材料时粘结磨损较为严重。粘结磨损（冷焊磨损）5.2刀具磨损的原因60刀具磨损与耐用度刀具基本知识切削金属材料时，切屑、工件与刀具在接触过程中，双方的化学元素在固态下相互扩散，改变了材料原来的成分与结构，使刀具表层变得脆弱，从而加剧了刀具磨损。当接触面温度较高时，随着切削过程的进行，切屑

34、和工件都在高速运动，它们和刀具表面在接触区内始终保持着扩散元素的浓度梯度，从而使扩散现象持续进行，于是硬质合金发生贫碳、贫钨现象。而钴的减少，又使硬质相的粘结强度降低。切屑、工件中的铁和碳则扩散到硬质合金中去，形成低硬度、高脆性的复合碳化物。扩散的结果加剧了刀具磨损。扩散磨损5.2刀具磨损的原因用硬质合金刀片切削钢，当温度达到800时，硬质合金中的钴迅速地扩散到切屑、工件中，WC分解为钨和碳扩散到钢中例例61刀具磨损与耐用度刀具基本知识刀具材料因切削温度升高达到相变温度时，使金相组织发生变化，刀具材料表面的马氏体组织转化为奥氏体或索氏体组织，硬度降低而造成磨损，称为相变磨损。高速钢在55060

35、0时发生相变。6.6.4 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-氧化磨损相变磨损5.2刀具磨损的原因当切削温度达到700800时，空气中的氧在切屑形成的高温区中与刀具材料中的某些成分（Co、WC、TiC）发生氧化反应，产生较软的氧化物（Co3O4、CoO、WO3、TiO2），从而使刀具表面层硬度下降，较软的氧化物被切屑或工件擦掉而形成氧化磨损。这是一种化学反应过程。在主副切削刃工作的边界处（此处易与空气接触）最容易发生这种氧化反应。氧化磨损62刀具磨损与耐用度刀具基本知识本阶段的特点是，在极短的时间内VB上升很快。由于新刃磨后的刀具表面存在微观不平度，后刀

36、面与工件之间为凸峰点接触，故磨损很快。所以，初期磨损量的大小与刀具刃磨质量有很大的关系，通常VB=0.050.1mm。经过研磨的刀具，初期磨损量小，而且要耐用得多。5.3刀具磨损过程初期磨损阶段63刀具磨损与耐用度刀具基本知识本阶段的特点是，刀具在较长的时间内缓慢地磨损，且VB与t基本呈线性关系。经过初期磨损后，后刀面上的微观不平度被磨掉，后刀面与工件的接触面积增大，压强减小，且分布均匀，所以磨损量缓慢且均匀地增加。这就是正常磨损阶段，也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。本阶段的特点是，在相对很短的时间内VB猛增，刀具因而完全失效。刀具经过正常磨损阶段后，切削刃变钝，切削力增大，切削温度升高，这时刀具的磨损情况发生了质的变化而进入急剧磨损阶段。这一阶段磨损强度很大。此时，如刀具继续工作，不但不能保证加工质量，反而消耗刀具材料，经济上不合算。因此，刀具在进入急剧磨损阶段前必须换刀或重新刃磨。正常磨损阶段急剧磨损阶段5.3刀具磨损过程6