【文章內(nèi)容簡介】 。但由于交變能力、接觸 疲勞、熱應(yīng)力以及刀具表層結(jié)構(gòu)缺陷等原因，冷焊結(jié)的破裂也可 能發(fā)生在刀具這一方，刀具材料的顆粒被切屑或工件帶走，從而 造成刀具磨損。 冷焊磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴重。研究表 明：脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強；相同的金屬或晶格類 型、晶格間距、電子密度、電化學(xué)性質(zhì)相近的金屬冷焊傾向?。? 金屬化合物比單相固熔體冷焊傾向??； 化學(xué)元素周期表中 B 族元 素比鐵的冷焊傾向小。 在高速鋼刀具的正常工作速度和硬質(zhì)合金刀具偏低的工作速度下，正能滿足產(chǎn)生冷焊的條件，故此時冷焊磨損所占的比重 較大。提高切削速度后，硬質(zhì)合金刀具冷焊磨損減輕。 11 切屑、工件的硬度雖然低于刀具的硬度，但它們當(dāng)中經(jīng)常含 有一些硬度極高的微小的硬質(zhì)點，可在刀具表面刻劃出溝紋，這 就是磨料磨損。硬質(zhì)點有碳化物 (如 Fe3C、 TiC、 VC)、氮化物 (如 TiN、 Si3N4)、氧化物 (如 SiO Al2O3)和金屬間化合物等。切 削中的 Ti(N、 C)顆粒在刀具上起了耕犁作用。除了前刀面會有 磨料磨損的現(xiàn)象，在后刀面上，同樣可以發(fā)現(xiàn)有由于磨料磨損而 產(chǎn)生的的溝紋。磨料磨損在各種切削速度下都存在，但對低速切 削的刀具 (如拉刀、扳牙等 )，磨料是磨損的主要原因。這是由于 低速切削時，切削溫度比較低，其他原因產(chǎn)生的磨損并不顯著， 因而不是主要的。高速鋼刀具的硬度和耐磨度低于硬質(zhì)合金、陶 瓷等，故其磨料磨損所占的比重較大。 當(dāng)?shù)断鳒囟冗_ 700～ 800℃ 時，空氣中的氧 便與硬質(zhì)合金中 的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生較軟的氧化物 (如 Co3O CoO、 WO TiO2 等 )被切屑或工件擦掉而形成磨損，這 稱為氧化磨損。氧化磨損與氧化膜的粘附強度有關(guān)，粘附強度越 低，則磨損越快；反之則可減輕這種磨損。一般，空氣不易進入 刀屑接觸區(qū)，氧化磨損最容易在主副刀削刃的工作邊界處形成 刀具 在切削時的磨損是切削熱和機械摩擦所產(chǎn)生的物理作用和化學(xué)作用的綜合結(jié)果。刀具磨損表現(xiàn)為在刀具后面上出現(xiàn)的磨損帶、缺口和崩刃等，前面上常出現(xiàn)的月牙洼狀的磨損，副后面 上有時出現(xiàn)的氧化坑和溝紋狀磨損等。當(dāng)這些磨損擴展到一定程度以后就引起刀具失效，不能繼續(xù)使用。刀具逐漸磨損的因素，通常有磨料磨損、粘著磨損、擴散磨損、氧化磨損、熱裂磨損和塑性變形等。在不同的切削條件下，尤其是在不同切削速度的條件下，刀具受上述一種或幾種磨損機理的作用。例如，在較低切削速度下，刀具一般都因磨料磨損或粘著磨損而破損；在較高速度下，容易產(chǎn)生擴散磨損、氧化磨損和塑性變形。 刀具壽命 刀具由開始切削達到刀具壽命判據(jù)以前所經(jīng)過的切削時間叫做刀具壽命 (曾稱刀具耐用度 )，刀具壽命判據(jù)一般采用刀具磨損量的 某個預(yù)定值，也可以把某一現(xiàn)象的出現(xiàn)作為判據(jù)，如振動激化、加工表面粗糙度惡化，斷屑不良和崩刃等。達到刀具壽命后，應(yīng)將刀具重磨、轉(zhuǎn)位或廢棄。刀具在廢棄前的各次刀具壽命之和稱為刀具總壽命。 生產(chǎn)中常根據(jù)加工條件按最低生產(chǎn)成本或最高生產(chǎn)率的原則，來確定刀具壽命和擬定工時定額。 切削加工性 指零件被切削加工成合格品的難易程度。它根據(jù)具體加工對象和要求，可用刀具壽命的長短、加工表面質(zhì)量的好壞、金屬切除率的高低、切削功率的大小和斷屑的難易程度等作為判據(jù)。在生產(chǎn)和實驗研究中，常以作為某種材料的切削加工性的指標，它的 含義是：當(dāng)?shù)毒邏勖鼮榉昼姇r ,切削該材料所允許的切削速度。越高，表示加工性越好 ,一般取 60、 20 或 10 分鐘。 12 加工表面質(zhì)量 通 常包括表面粗糙度加工硬化殘余應(yīng)力、表面裂紋和金相顯微組織變化等。切削加工中影響加工表面質(zhì)量的因素很多，例如刀具的刀尖圓弧半徑進給量和積屑瘤等是影響表面粗糙度的主要因素 。刀具的刃口鈍圓半徑和磨損及切削條件是影響加工硬化和殘余應(yīng)力的主要因素。因此，生產(chǎn)中常通過改變刀具的幾何形狀和選擇合理的切削條件來提高加工表面質(zhì)量。 切削振動 切削過程中，刀具與工件之間經(jīng)常會產(chǎn)生自由振動 、強迫振動或自激振動 (顫振 )等類型的機械振動。自由振動是由機床零部件受到某些突然沖擊所引起，它會逐漸衰減。強迫振動是由機床內(nèi)部或外部持續(xù)的交變干擾力（如不平衡的機床運動件、斷續(xù)切削等）所引起，它對切削產(chǎn)生的影響取決于干擾力的大小及其頻率。自激振動是由于刀具與工件之間受到突然干擾力（如切削中遇到硬點）而引起初始振動，使刀具前角、后角和切削速度等發(fā)生變化，以及產(chǎn)生振型耦合等，并從穩(wěn)態(tài)作用的能源中獲得周期性作用的能源，促進并維持振動。 通常，根據(jù)切削條件可能產(chǎn)生各種原生型自激振動，從而在加工表面上留下的振紋，又 會產(chǎn)生更為常見的再生型自激振動。上述各種振動通常都會影響加刀表面質(zhì)量，降低機床和刀具的壽命，降低生產(chǎn)率，并引起噪聲，極為有害，必須設(shè)法消除或減輕。 切屑控制 指控制切屑的形狀和長短。通過控制切屑的卷曲半徑和排出方向，使切屑 碰撞到工件或刀具上，而使切屑的卷曲半徑被迫加大，促使切屑中的應(yīng)力也逐漸增加 ,直至折斷切屑的卷曲半徑可以通過改變切屑的厚度、在刀具前面上磨制卷屑槽或斷屑臺來控制，其排出方向則主要靠選擇合理的主偏角和刃傾角來控制。現(xiàn)代人們已能用兩位或三位數(shù)字編碼的方式來表示各種切屑的形狀，通常認為短弧形切屑是合理的斷屑形狀。 切削液 也稱冷卻潤滑液，用于減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度，以提高刀具壽命、加工量和生產(chǎn)效率。常用的切削液有切削油、乳化液和化學(xué)切削液 3類。 生產(chǎn)應(yīng)用 在設(shè)計和使用機床和刀具時，需要應(yīng)用切 削原理中有關(guān)切削力、切削溫度和刀具切削性能方面的數(shù)據(jù)。例如，在確定機床主軸的最大扭矩和剛性等基本參數(shù)時 ,要應(yīng)用切削力的數(shù)據(jù) 。在發(fā)展高切削性能的新材料時，需掌握刀具磨損和破損的規(guī)律 。在切削加工中分析熱變形對加工精度的影響時 ,要研究切削溫度及其分布；在自動生產(chǎn)線和數(shù)字控制機床上，為了使機床能正常地穩(wěn)定工作，甚至實現(xiàn)無人化操作 ,更要應(yīng)用有關(guān)切屑形成及其控制方面的研究成果 ,并在加工中實現(xiàn)刀具磨損的自動補償和 刀具 破損 的自動報警。 為此，各國研制了品種繁多的在線檢測刀具磨損和破損的傳感器，其中大多數(shù)是利用 13 切削力或扭矩、切削溫度、刀具磨損作為傳感信號。此外，為了充分利用機床，提高加工經(jīng)濟性和發(fā)展計算機輔助制造 (CAM),常需要應(yīng)用切削條件、刀具幾何形狀和刀具壽命等的優(yōu)化數(shù)據(jù)。因此，金屬切削原理這門學(xué)科在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，各國都通過切削試驗或現(xiàn)場采集積累了大量的切削數(shù)據(jù)，并用數(shù)學(xué)模型來表述刀具壽命、切削力、功率和加工表面粗糙度等同切削條件之間的關(guān)系，然后存入計算機 ,建立金屬切削數(shù)據(jù)庫或編制成切削數(shù)據(jù)手冊 ,供用戶查用 。 數(shù)控刀具的可靠性 在切削過程中，刀具磨損刀一定程 度，刀刃崩刃或破損，刀刃卷刃（塑變）時，刀具喪失其切削能力或無法保證加工質(zhì)量。 刀具可靠性分析在規(guī)定的切削條件和時間內(nèi)完成額定工作的能力 （具有統(tǒng)計特征和隨機特征） 刀具耐用度 在規(guī)定的條件 和時間內(nèi)完成額定工作的概率 R（ t） +F(t)=1 指刀具能達到規(guī)定的可靠度 r時的耐用度，即 可靠耐用度 R(tr)=r 則 tr=R175。185。(t) 金屬切削刀具材料現(xiàn)狀及其展望 隨著全球機加工水平的不斷進步，刀具生產(chǎn)制造技術(shù)的也在逐步發(fā)展，從刀具材料方面來講，近代金屬切削刀具材料從碳素工具鋼、高速鋼發(fā)展到今日的硬質(zhì)合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使切削速度從每分鐘幾米飚升到千米 乃至萬米。 隨著數(shù)控機床和難加工材料的不斷發(fā)展，刀具實有難以招架之勢。要實現(xiàn)高速切削、干切削、硬切削必須有好的刀具材料。在影響金屬切削發(fā)展的諸多因素中，刀具材料起著決定性作用。 高速鋼 高速鋼自 1900年面世至 2021年，盡管各種超硬材料不斷涌現(xiàn)，但始終未能動搖其切削刀具的霸主地位， 2021年以后硬質(zhì)合金已成為高速鋼的“天敵” ,正在