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最全面的刀具失效分析，机械加工必读！

一、刀具破损

1、切削刃微崩

当工件材料组织、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度

偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳

时，切削刃容易发生微崩，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。出

现这种情况后，刀具将失去一部分切削能力，但还能继续工作。继续

切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。

2、切削刃或刀尖崩碎

这种破损方式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生，

或者是微崩的进一步的发展。崩碎的尺寸和范围都比微崩大，使刀具

完全丧失切削能力，而不得不终止工作。刀尖崩碎的情况常称为掉尖。

3、刀片或刀具折断

当切削条件极为恶劣，切削用量过大，有冲击载荷，刀片或刀具

材料中有微裂，由于焊接、刃磨在刀片中存在残余应力时，加上操作

不慎等因素，可能造成刀片或刀具产生折断。发生这种破损形式后，

刀具不能继续使用，以致报废。

4、刀片表层剥落

对于脆性很大的材料，如TiC含量很高的硬质合金、陶瓷、PCBN

等，由于表层组织中有缺陷或潜在裂纹，或由于焊接、刃磨而使表层

存在着残余应力，在切削过程中不够稳定或刀具表面承受交变接触应

力时极易产生表层剥落。剥落可能发生在前刀面，刀可能发生在后刀

面，剥落物呈片状，剥落面积较大。涂层刀具剥落可能性较大。刀片

轻微剥落后，尚能继续工作，严重剥落后将丧失切削能力。

5、切削部位塑性变型

具钢和高速钢由于强度小硬度低，在其切削部位可能发生塑性变

型。硬质合金在高温和三向压应力状态直工作时，也会产生表层塑性

流动，甚至使切削刃或刀尖发生塑性变形面造成塌陷。塌陷一般发生

在切削用量较大和加工硬材料的情况下。TiC基硬质合金的弹性模量小

于WC基硬质合金，故前者抗塑性变形能力加快，或迅速失效。PCD、

PCBN基本不会发生塑性变形现象。

6、刀片的热裂

当刀具承受交变的机械载荷和热负荷时，切削部分表面因反复热

胀冷缩，不可避免的产生交变的热应力，从而使刀片发生疲劳而开裂。

例如，硬质合金铣刀进行高速铣削时，刀齿不断受到周期性地冲击和

交变热应力，而在前刀面产生梳状裂纹。有些刀具虽然并没有明显的

交变载荷与交变应力，但因表层、里层温度不一致，也将产生热应力，

加上刀具材料内部不可避免地存在缺陷，，故刀片也可能产生裂纹。

裂纹形成后刀具有时还能继续工作一段时间，有时裂纹迅速扩展导致

刀片折断或刀面严重剥落。

二、刀具磨损

1、按磨损原因可分为

磨料磨损：被加工材料中常有一些硬度极高的微小颗粒，能在刀

具表面划出沟纹，这就是磨料磨砂损。磨料磨损在各个面都存在，前

刀面最明显。而且各种切削速度下都能发生麻料磨损，但对于低速切

削时，由于切削温度较低，其它原因产生的磨损都不明显，因而磨料

磨损是其主要原因。另处刀具硬度越低磨料麻损越严重。

冷焊磨损：切削时，工件、切削与前后刀面之间，存在很大的压

力和强烈的摩擦，因而会发生冷焊。由于摩擦副之间有相对运动，冷

焊将产生破裂被一方带走，从而造成冷焊磨损。冷焊磨损一般在中等

切削速度下比较严重。根据实验表明，脆性金属比塑性金属的抗冷焊

能力强；多相金属比单向金属小；金属化合物比单质冷焊倾向小；化

学元素周期表中B族元素与铁的冷焊倾向小。高速钢与硬质合金低速

切削时冷焊比较严重。

扩散磨损：在高温下切削、工件与刀具接触过程中，双方的化学

元素在固态下相互扩散，改变刀具的成分结构，使刀具表层变得脆弱，

加剧了刀具的磨损。扩散现象总是保持着深度梯度高的物体向深度梯

度低物体持续扩散。例如硬质合金在800℃时其中的钴便迅速地扩散

到切屑、工件中去，WC分解为钨和碳扩散到钢中去；PCD刀具在切

削钢、铁材料时当切削温度高于800℃时，PCD中的碳原子将以很大

的扩散强度转移到工件表面形成新的合金，刀具表面石墨化。钴、钨

扩散比较严重，钛、钽、铌的抗扩散能力较强。故YT类硬质合金耐磨

性较好。陶瓷和PCBN切削时，当温度高达1000℃-1300℃时，扩散

磨损尚不显著。工件、切屑与刀具由于材料的同，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的磨损。这种

在热电势的作用下的扩散磨损，称为“热电磨损”。

氧化磨损：当温度升高时刀具表面氧化产生较软的氧化物被切屑

摩擦而形成的磨损