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在切削加工中，刀具经常不经过正常磨损，而在很短时间内突然损坏以致失效。这种情况称之为破损。刀具破损的形式很多，有烧刃、卷刃、崩刃、断裂、表层剥落等。对于不同性质的刀具材料和不同的切削条件，将出现不同的破损情况。
一、刀具破损的主要型式
1．工具钢、高速钢刀具
相对于硬质合金而言，工具钢、高速钢的韧性较好，在—般切削条件下，甚至在断续切削时，都不易发生崩刃等情况。但是它们的硬度和耐热性较低，当切削用量过大，尤其是切削速度过高，使切削温度超过一定数值时(如碳素工具钢超过250℃、合金工具钢超过350℃，高速钢超过600℃)，它们的金相组织就会发生变化，由马氏体转变为硬度较低的托氏体、索氏体或硬度很低的奥氏体，从而丧失切削能力。此时，切削力和刀尖部分变色，瞬时间严重损坏，人们常称为“烧刀”或“相变磨损”。当工具钢、高速钢刀具热处理不当，没有达到应有的硬度，或者虽然达到了应有硬度但用来切削高硬工件材料，则在重切削刀具(如车刀、铣 刀)上，切削刃和刀尖部分可能产生“塑性变形”，在精加工、薄切削刀具(如拉刀、饺刀)上可能产生“卷刃”。产生塑性变形后，切削刃部分的形状和几何参数都将发生变化，使刀具迅速磨损；产生卷刃后，刀具不能继续工作。有些工具钢、高速钢刀具，如钻头、丝锥、拉刀、立铣刀等，当切削负荷过重、刀具材料中有缺陷或刀具设计不当时，其工作部分或夹固部分、会发生拆断(图6—17)。
2．硬质合、陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具
这些刀具材料与工具钢、高速钢相比硬度和耐热性较高，因此不易发生烧刀和卷刃；但是，它们的韧性较低，组织结构比较不均匀，容易带有各种缺陷，因此很容易发生崩刃、折断等情况。分述如下。
(1)切削刃微崩（图6—18）：当工件材料的组织、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(图6—19)：这种破损型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。刀尖崩碎的情况称为“掉尖”。
(3)刀片或刀具折断（图6—20）：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纹（造成裂纹源），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(图6—21)：对于脆性很大的刀具材料，如TiC含量高的硬质合金、陶瓷、立方氮化硼等，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(图6—21a)，也可能发生在后刀面(图6—21b)，剥落物呈片状，剥落面积较大。涂层硬质合金刀片上表面涂层材料(如TiC、TiN)的线膨胀系数大于基体材料，经过涂层工艺，刀片表面有残余应力，且涂层和基体间有脆性较大的中间层(η相)，故产生剥落的可能性很大。刀片表面轻微剥落后，尚能继续工作；严重剥落后将丧失切削能力。
（5）切削部位塑性变形(图6—22)：工具钢、高速钢刀具的切削部位可能产生“塑性变形”，这是上文已经讲过了的。硬质合金刀具在高温和三向压应力状态下工作时，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而造成塌陷。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较差。伴随着塌陷，前刀面可能被压裂(图6—23)。切削部分塑性变形后，将使刀具磨损加快，或迅速失效。
(6)刀片的热裂(图6—24，图6—25)：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，不可避免地产生交变的热应力，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的冲击和交变热应力，而在前刀面上产生梳状裂纹(图6—24)。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。图6—25a是涂层硬质合金刀片在车削开始不久后在前刀面涂层部分形成平行于切削刃的单一粗裂纹；图6—25b是涂层硬质合金刀片在车削相当长的时间后，前刀面上密布的网状裂纹。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。
以 上是刀具破损的主要型式。在使用工具钢、高速钢作为主要刀具材料的时代，只要保证了刀具热处理质量，合理地选择切削用量，则刀具破损的问题并不显得很突 出。但近30年来，硬质合金刀具在切削加工中的应用越来越广泛，成为用得最多的刀具材料之一，陶瓷、立方氮化硼、金刚石等新型刀具材料也相继得到应用。它 们的韧性都较低，很容易出现各种型式的破损。如何避免或减少破损，是使用这些刀具材料时必须注意的问题。在数控机床和自动生产线的加工中，这个问题尤为突 出。在当前金属切削学科中，刀具破损机理的研究就，已越来越受到人们的重视。
二、刀具破损的防止
防止刀具破损，一般可采取以下措施：
(1)针对被加工材料和零件的特点，合理选择刀具材料的种类和牌号。在具备一定硬度和耐磨性的前提下，必须保证刀具材料具有必要的韧性。
(2)合理选择刀具几何参数。通过调整前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等角度，保 证切削刃和刀尖具有较好的强度。在切削刃上磨出负倒棱，是防止崩刃的有效措施。
(3)保证焊接和刃磨胁质量，避免因焊接、刃磨不善而带来的各种疵病。关键工序所用的刀具，其刀面应经过研磨以提高表面质量，并检查有无裂纹。
(4)合理选择切削用量，避免过大的切削力和过高的切削温度，以防止刀具破损。
(5)尽可能保证工艺系统具有较好的刚性，减小振动。
(6)采取正确的操作方法，尽量使刀具不承受或少承受突变性的负荷。
三、刀具破损寿命的分布
刀具破损寿命是指：刀具从开始使用，尚未到达磨钝标准。就发生破损而不能继续切削，它所承受的冲击次数，用N表示。故破损寿命是衡量刀具断续切削或承受冲击裁荷时耐用程度的一个指际。
对于断续切削，或在使用脆性较大的刀具材料时，研究刀具破损寿命有重要意义。影响刀具破损的因素很多，故与刀具磨损寿命相比，破损寿命更具有随机性。实验研究表明，用硬质合金和陶瓷刀具进行断续切削时，刀具破损寿命经常服从威布尔（Weibull）分布或对数正态分布[146]
威布尔分布的概率密度函数为
，(当N≥γ)
式中 β——形状参数；
γ——位置参数；
α——尺度系数。
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