刀具磨损是切削加工中的基本问题之一。了解刀具磨损的形式和原因，可以帮助我们在数控加工中延长刀具寿命，避免数控加工中的异常。
刀具磨损的不同原因
在金属切削加工中，切屑沿刀具前刀面高速滑移所产生的热量和摩擦，使刀具处于一种非常具有挑战性的加工环境中。造成刀具磨损的机理如下：
1）机械力：刀片切削刃上的机械压力导致断裂。
2）热量：在刀片切削刃上，温度变化引起裂纹，热量引起塑性变形 。
3）化学反应：硬质合金与工件材料之间的化学反应引起磨损。
4）研磨：在铸铁中，SiC夹杂物会磨损刀片的切削刃。
5）粘附：对于粘性材料，形成积屑层/积屑瘤。
刀具磨损的9种形式及应对措施
1）后刀面磨损
后刀面磨损是最常见的磨损类型之一，发生在刀片 (刀具) 的后刀面。
原因：切削加工时，与工件材料表面的摩擦会导致后刀面的刀具材料损耗。磨损通常从刃线开始并向下发展。
应对措施：降低切削速度，同时提高进给量，这样可以在保证生产率的同时延长刀具寿命。
2）月牙洼磨损
原因：切屑与刀片 (刀具) 前刀面的接触引起月牙洼磨损，这是一种化学反应。
应对措施：降低切削速度，并选择具有正确槽型和更耐磨涂层的刀片 (刀具) 将可延长刀具寿命。
3）塑性变形
切削刃下塌
切削刃凹陷
塑性变形是指切削刃形状发生永久性变化，切削刃出现向内变形 (切削刃凹陷) 或向下变形 (切削刃下塌)。
原因：切削刃在高切削力和高温下处于应力状态，超过了刀具材料的屈服强度和温度。
应对措施：采用热硬度较高的材料可以解决塑性变形问题。涂层提高刀片 (刀具) 的抗塑性变形能力。
4）涂层剥落
涂层剥落通常发生在加工具有粘结特性的材料时。
原因：粘附载荷会逐渐发展，切削刃将承受拉应力。这会导致涂层分离，露出底层或基体。
应对措施：提高切削速度并选择涂层较薄的刀片，可以减少刀具的涂层剥落。
5）裂纹
裂纹是破裂形成新边界表面的狭窄裂纹。有些裂纹仅限于涂层，而有些裂纹则会向下传播到基体中。梳状裂纹大致垂直于刃线，通常是热裂纹。
原因：由于温度快速波动而形成梳状裂纹。
应对措施：为防止这种情况，可以使用更坚韧的刀片材料，并使用大量冷却液或者根本不使用冷却液。
6）崩刃
崩刃包括刃线的轻微损坏。崩刃与断裂的区别在于崩刃后刀片仍然可以使用。
原因：磨损状态的组合都可能导致崩刃。然而，最常见的是热机械和粘附。
应对措施：根据导致崩刃发生的磨损状态，可以采取不同的预防措施来尽量减少崩刃。
7）沟槽磨损
沟槽磨损的特点是在最大切深出现过度的局部损坏，但这也可能发生在副切削刃上。
原因：这取决于化学磨损是否主导沟槽磨损，与粘着磨损或热磨损的不规则增长相比，化学磨损的发展更加规则，如图所示。在粘着磨损或热磨损的情况下，加工硬化和毛刺形成是导致沟槽磨损的重要因素。
应对措施：对于加工硬化材料，选择较小的主偏角并改变切削深度。
8）断裂
断裂是指切削刃大部分破裂，刀片无法再使用。
原因：切削刃承受的负荷超过其承受能力。这可能是因为任由磨损发展得太快，导致切削力增加。错误的切削参数或装夹稳定性问题也可能导致过早断裂。
应对措施：识别此类磨损的最初迹象，并通过选择正确的切削参数并检查装夹稳定性来防止其进一步发展。
9）积屑瘤 (粘附)
积屑瘤 (BUE) 是指前刀面上材料的堆积。
原因：积屑材料可能会形成在切削刃的顶部，从而使切削刃与材料分离。这会增加切削力，导致整体失效或积屑瘤脱落，通常会导致涂层甚至部分基体剥离。
应对措施：提高切削速度可以防止形成积屑瘤。加工较软、粘性较大的材料时，最好使用较锋利的切削刃。
