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刀具在切削过程中将逐渐产生磨损。当刀具磨损到一定程度时，切削力迅速增大，切削温度急剧增高，甚至产生振动。同时，工件尺寸精度下降，已加工表面也明显恶化。此时就要磨刀或换刀。刀具的磨损和刀具寿命关系到切削加工的效率、质量和成本，因此它是切削加工中极为重要的问题之一。
（本篇选自《数控刀具选用指南》第一章第一节（五）刀具磨损与刀具寿命）
在切削过程中，前刀面、后刀面经常与切屑、工件接触，在接触区里发生着强烈的摩擦，同时，在这接触区里又有很高的温度和压力。因此前刀面和后刀面随着切削的进行都会逐渐产生磨损，如图1-35所示。1. 前刀面磨损 切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，刀具前刀面上会形成月牙洼磨损。它是以切削温度最高点的位置为中心开始发生的，然后逐渐向前向后扩展，深度不断增加。当月牙洼发展到其前缘与切削刃之间的棱边变得很窄时，切削刃强度降低，容易导致切削刃破损。前刀面月牙洼磨损值以其最大深度表示。2. 后刀面磨损 后刀面与工件表面实际上接触面积很小，接触压力很大，存在着弹性和塑性变形，因此，磨损就发生在这个接触面上。在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主要也是发生这种磨损。后刀面磨损带宽度往往不均匀，可划分为三个区域：（1）C区刀尖磨损。强度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大值为VC。（2）N区边界磨损。切削钢料时主切削刃靠近工件待加工表面处的后刀面(N区)上，磨成较深的沟，以VN表示。这主要是工件在边界处的加工硬化层和刀具在边界处的较大应力梯度和温度梯度所造成的。（3）B区中间磨损。在后刀面磨损带的中间部位磨损比较均匀，其平均宽度以VB表示，而其最大宽度以VBmax表示。刀具磨损不同于一般的机械零件的磨损，因为与刀具表面接触的切屑底面是活性很高的新鲜表面，刀面上的接触压力很大（可达2~3GPa），接触温度很高（如硬质合金加工钢，可达800~1000℃以上），所以刀具磨损存在着机械的、热的和化学的作用，既有工件材料硬质的刻划作用而引起的磨损，又有粘接、扩散、腐蚀等引起的磨损。1. 磨料磨损 切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度，但他们当中经常含有一些硬度极高的微小的硬质点，可在刀具表面划出沟纹，这就是磨料磨损，如图1-36所示。2. 粘接磨损 在切削过程中，当刀具与工件材料的摩擦面上具备高温、高压和新鲜表面的条件，接触面达到原子间距离时，就会产生吸附粘接现象，又称为冷焊（见图1-37）。磨损的程度主要取决于工件材料与刀具材料的亲和力和硬度比，切削温度、压力及润滑条件等。粘接磨损是重载低速加工难加工材料时硬质合金刀具磨损的主要原因。3. 扩散磨损 当切削温度很高时，切屑、工件和刀具接触过程中，双方的化学元素在固态下相互扩散，改变了原来的材料成分与结构，使刀具材料变得脆弱，从而加剧了刀具的磨损。扩散磨损是硬质合金刀具在高温（800~1000℃）下切削产生磨损的主要原因之一。一般从800℃开始，硬质合金中的Co、C、W等元素会扩散到切屑中而被带走，同时切屑中的Fe也会扩散到硬质合金中，使刀面的硬度和强度下降，脆性增加，磨损加剧（见图1-38）。不同元素的扩散速度不同，例如Ti的扩散速度比C、Co、W等元素低得多，故P类硬质合金抗扩散能力比K类强。4. 氧化磨损 当切削温度700~800℃时，空气中的氧与硬质合金中的钴、碳化钨、碳化钛等发生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物，进而被切屑或工件擦掉而形成磨损，加速了刀具磨损（见图1-39）。1. 刀具的磨损过程 如图1-40所示，刀具的磨损过程可分为三个阶段：（1）初期磨损阶段。磨损曲线的斜度较大。由于新刀具的切削刃很锋利，后刀面与加工表面的实际接触面积很小，压强很大，故磨损很快。（2）正常磨损阶段。经过初期磨损后，刀具粗糙表面已经磨平，缺陷减少，刀具后刀面与加工表面接触面积变大，压强减小，进入比较缓慢的正常磨损阶段。后刀面的磨损量与切削时间近似地成比例增加。正常切削时，这个阶段时间较长，是刀具的有效工作时期。（3）急剧磨损阶段。当刀具的磨损带达到一定程度后，刀面与工件摩擦过大，导致切削力与切削温度迅速增高，产生的切削力大。如果刀具继续工作，不但不能保证加工质量和精度，而且降低切削效率，磨损急剧增加，应在发生急剧磨损之前及时换刀。2. 刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度后就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。由于多数切削情况下均可能出现后刀面的均匀磨损量。此外，VB值比较容易测量和控制，因此常用VB值来研究磨损过程，作为衡量刀具的磨钝标准。ISO标准统一规定以1/2背吃刀量处的后刀面上测定的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准。自动化生产中的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标准，称为径向磨损量NB。在国家标准GB/T16461－1996中规定高速钢刀具、硬质合金刀具的磨钝标准如表1-6所示，常见的刀具磨损及改进措施可见本书第三章表3-20所示。在实际中，为了更加方便、准确、直观地判断刀具的磨损情况，一般以刀具寿命来间接地反映刀具的磨钝。刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具寿命，单位为min。刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度。刀具寿命长表明刀具磨损速度慢；反之表明刀具磨损速度快。影响切削温度和刀具磨损的因素都同样影响刀具寿命。切削用量对刀具寿命的影响较为明显，通过切削实验，我们可以得出vc、f、ap对刀具寿命T的影响关系式：用P40硬质合金车刀切削Rm=0.637GPa（f>0.7mm/r）的碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系为：由上式可以看出，切削速度对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。根据实际生产中的经验，切削速度增加20%，刀片磨损增加50%；进给量增加20%，刀片磨损增加20%；背吃刀量增加50%，刀片磨损增加20%（见图1-41）。这与三者对切削温度的影响顺序完全一致，反映出切削温度对刀具寿命有较大的影响。刀具寿命是一个具有多种用途的重要参数，可用来确定换刀时间，衡量工件材料切削加工性和刀具材料切削性能优劣，判定刀具几何参数及切削用量的选择是否合理等。《数控刀具选用指南》由金属加工杂志社、哈尔滨理工大学编著，机械工业出版社出版，定位于指导制造企业一线技术员工如何合理选择和使用数控刀具，是目前市场上最实用的一本刀具选用工具书。
本书分门别类介绍车刀、铣刀、孔加工刀具等现代数控刀具的选用要点及典型实例，集实用性、先进性和指导性于一体。书中专设典型行业刀具整体解决方案的章节，针对不同行业的加工特点介绍了大量实际应用案例。可以直接作为企业选购、使用数控刀具的参考依据，也可作为机械加工从业者的培训、参考用书。
