刀具损伤的种类及主要原因

一、切削基础概念

1.1 切屑的形成

切屑形成过程受多种因素影响，主要包括以下方面：

刀具材料：化学特性（附着性、亲和性、抗氧化性等）、刀具耐磨性（刀尖锋利度、残留裂纹、表面粗糙度等）

切削条件：切削液（含界面活性剂、极压添加剂等）、切削方式（车削、铣削、钻削等；内面/外面/正面加工、仿型、断续与否、主偏角、盲孔/通孔等）、切削参数（切削速度、进给量、切深）、刀具几何参数（刀尖角度、刃口纯化、刀尖半径、断屑槽、螺旋角（钻头））、刀杆刀柄/刀盘（形状、尺寸、悬伸长度、夹持刚性、衰减率等）

被加工材料：化学特性（反应性、与刀具的亲和性等）、机械物理特性（硬度、拉伸强度、韧性、加工硬化性、弹性系数、衰减率、热性能等）、组织（夹杂物、易切性、切削性、晶相组织、偏析等）、形态（圆棒、型材、板材、管材、异形件、复合材料等；长度、宽度、厚度）、表面状态（表面氧化层、喷砂、表面硬化、各种表面处理等）

机床与操作：机床刚性、转速、操作人员水平（刀具安装牢固度、切削刃保护、切削启停操作技巧等）

1.2 切屑形成关键参数计算（切削比、剪切角、切削速度）

相关参数定义：

Vw：工件或未加工部分的速度

Vc：切屑速度

tf：未加工切屑厚度（进给量f）

tc：切削铁屑厚度

θ°：剪切角（从未加工部分和切屑间关系得到）

切削比：Rc = tf / tc（表示切屑效率）

已知：Vw=131m/min，f=0.56mm/rev，tc=1.02mm，求Rc、θ°、Vc。

解：

1. 切削比：Rc = tf / tc = 0.56 / 1.02 = 0.55

2. 剪切角：θ° = 29°

3. 切屑速度：Vc = Vw × Rc = 131 × 0.55 = 72mm/min

二、硬质合金刀具切削刃损伤机理及特性

三、刀具损伤的种类及切削刃损伤图

3.1 车削刀具典型损伤种类

前刀面磨损

后刀面磨损（机械性磨料磨损）

刀尖磨损

边界磨损（主要由进给产生；为状磨损）

月牙洼（凹坑磨损、前刀面磨损；粘连物（月牙洼底薄层粘连））

塑性变形

微小崩刃

压粘剥离损伤

热裂纹（大致与切刃垂直；与工件表面接触产生；反复应力产生的疲劳裂纹（靠近并平行切刃））

积屑瘤（压粘物）

破损（刀尖整体破坏）

剥离

完全损伤

3.2 前刀面磨损（月牙洼磨损）原因及对策

磨损原因：切屑通过前刀面时，因热及压力产生月牙洼磨损，高速大进给时月牙洼磨损增加，增大时产生崩刃。

对策：月牙洼过大时，采用高速用刀具材料；若效率多少有些降低亦无妨，可不改变刀具材料，降低切削速度或进给速度。

四、其他影响因素

切削液：注油方式（注液、喷雾式、高压射流、内冷（钻头）、压油（BTA）、涂布、油浸等）；油剂物理性（冷却能力（热容量、热导性、汽化热等）、粘度、浸透性、清洁性、润滑性（油性，特别是高温下的油性））；供给量（切削液压力、流量、敷量等）

刚性/振动：外来振动、根据挠度不同有效切削面积变化、共振与否、特殊场合下动加工

机床精度：钻削等加工中主轴精度影响刀具寿命；室温的变动对寿命亦有影响（作为特例有高温或加热加工）

其他：地磁、其它磁性物、氛围、污渍、灰尘等亦可能产生影响，目前尚未证实