一、刀具磨損的形態(tài)及其原因

   切削金屬時，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要發(fā)生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者是連續(xù)的逐漸磨損，屬正常磨損；后者包括脆性破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等）和塑性破損兩種，屬非正常磨損。

   刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導(dǎo)致切削力加大、切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動，不能繼續(xù)正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。

   從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。機(jī)械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的，熱、化學(xué)磨損則是由粘結(jié)（刀具與工件材料接觸到原子間距離時產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象）、擴(kuò)散（刀具與工件兩摩擦面的化學(xué)元素互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散、腐蝕)等引起的。

(1)磨粒磨損
   在切削過程中，刀具上經(jīng)常被一些硬質(zhì)點(diǎn)刻出深淺不一的溝痕。磨粒磨損對高速鋼作用較明顯。
(2)粘結(jié)磨損
   刀具與工件材料接觸到原子間距離時產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象，稱粘結(jié)。粘結(jié)磨損就是由于接觸面滑動在粘結(jié)處產(chǎn)生剪切破壞造成。低、中速切削時，粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金刀具的主要磨損原因。
(3)擴(kuò)散磨損
   切削時在高溫作用下，接觸面間分子活動能量大，造成了合金元素相互擴(kuò)散置換，使刀具材料機(jī)械性能降低，若再經(jīng)摩擦作用，刀具容易被磨損。擴(kuò)散磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。
(4)相變磨損
   當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^材料相便溫度時，刀具表面金相組織發(fā)生變化。如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損加劇。因此，工具鋼刀具在高溫時均用此類磨損。
(5)氧化磨損
   氧化磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。   

     二、刀具磨損過程、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命
    
 1、刀具磨損過程

  隨著切削時間的延長，刀具磨損增加。根據(jù)切削實(shí)驗(yàn)，可得圖示的刀具正常磨損過程的典型磨損曲線。該圖分別以切削時間和后刀面磨損量VB（或前刀面月牙洼磨損深度KT）為橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)。從圖可知，刀具磨損過程可分為三個階段：

2、刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

   刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定后刀面上均勻磨損區(qū)的高度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

3、刀具的耐用度（刀具壽命）

   一把新刀（或重新刃磨過的刀具）從開始切削至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的實(shí)際切削時間，稱為刀具的耐用度，用T分鐘表示。又稱為刀具壽命。

     三、刀具的破損

   刀具破損和刀具磨損一樣，也是刀具失效的一種形式。刀具在一定的切削條件下使用時，如果它經(jīng)受不住強(qiáng)大的應(yīng)力（切削力或熱應(yīng)力），就可能發(fā)生突然損壞，使刀具提前失去切削能力，這種情況就稱為刀具破損。破損是相對于磨損而言的。從某種意義上講，破損可認(rèn)為是一種非正常的磨損。刀具的破損有早期和后期（加工到一定的時間后的破損）兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質(zhì)合金和陶瓷刀具在切削時，在機(jī)械和熱沖擊作用下，經(jīng)常發(fā)生脆性破損。脆性破損又分為：

   如前所述，刀具損壞的形式主要是磨損和破損。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)系統(tǒng)（如FMS、CIMS等）中，當(dāng)?shù)毒甙l(fā)生非正常的磨損或破損時，如不能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導(dǎo)致工件報(bào)廢，甚至機(jī)床損壞，造成很大的損失。因此，對刀具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控非常重要。

   刀具破損監(jiān)測可分為直接監(jiān)測和間接監(jiān)測兩種。所謂直接監(jiān)測，即直接觀察刀具狀態(tài)，確認(rèn)刀具是否破損。其中最典型的方法是ITV（Industrial Television， 工業(yè)電視）攝像法。間接監(jiān)測法即利用與刀具破損相關(guān)的其它物理量或物理現(xiàn)象，間接判斷刀具是否已經(jīng)破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有測力法、測溫法、測振法、測主電機(jī)電流法和測聲發(fā)射法等。

    五、刀具耐用度(刀具壽命)的選擇原則
    切削用量與刀具壽命有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。

   比較最高生產(chǎn)率耐用度Tp與最低生產(chǎn)成本耐用度Tc可知：Tc＞Tp。生產(chǎn)中常根據(jù)最低成本來確定耐用度，但有時需完成緊急任務(wù)或提高生產(chǎn)率且對成本影響不大的情況下，也選用最高生產(chǎn)率耐用度。刀具耐用度的具體數(shù)值，可參考有關(guān)資料或手冊選用。

   選擇刀具壽命時可考慮如下幾點(diǎn)：

（1）根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。

（2）對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15—30min。

（3）對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。

（4）車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些；當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。

（5）大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。

     六、影響刀具耐用度因素

1、切削用量

   切削用量對刀具耐用度Ｔ的影響規(guī)律如同對切削溫度的影響。
   切削速度Vc、 背吃刀量（切削深度）ap、進(jìn)給量增大，使切削溫度提高，刀具耐用度Ｔ下降。
   Vc影響最大、 進(jìn)給量f其次，ap影響最小。

  根據(jù)刀具耐用度合理數(shù)值T計(jì)算的切削速度稱為刀具耐用度允許的切削速度，用VT表示，其計(jì)算式為： 
 
   顯然低成本允許的切削速度低于高生產(chǎn)率允許的切削速度。

2、工件材料

   （1）硬度或強(qiáng)度提高，使切削溫度提高，刀具磨損加大，刀具耐用度Ｔ下降。
   （2）工件材料的延伸率越大或?qū)嵯禂?shù)越小，切削溫度越高，刀具耐用度Ｔ下降。

3、刀具幾何角度
   （1）前角對刀具耐用度的影響呈“駝峰形”。
   （2）主偏角Κr減小時，使切削寬度bD增大，散熱條件改善，故切削溫度下降，刀具耐用度Ｔ提高。

4、刀具材料
   刀具材料的高溫硬度越高、越耐磨，刀具耐用度Ｔ越高。
   加工材料的延伸率越大或?qū)嵯禂?shù)越小，均能使切削溫度升高因而使刀具耐用度T降低。

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▲含有高級合成脂肪添加劑及適量礦物油的半合成液，對中等負(fù)荷切削或磨削加工能提供良好的加工效果，減少道具的磨損，延長刀具壽命。

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▲能迅速滲透到切削區(qū)，達(dá)到高效冷卻效果，提高加工精度，工件表面光滑。

▲具有穩(wěn)定性和抗腐敗能力強(qiáng)，不易發(fā)臭，使用周期長，成本低。適合加工材質(zhì):碳鋼、銅、鑄鐵等常規(guī)金屬

▲適合工藝:切、磨、鉆、銑等常規(guī)加工工藝。