本文通過摩擦學(xué)理論闡述了切屑與刀具之間的相互作用。摩擦學(xué)是一個相對較新的金屬切削負(fù)荷分析領(lǐng)域，主要研究彼此接觸的表面在特定溫度和壓力下的相互作用。 

刀具磨損理論 

在金屬切削過程中，刀具會使工件材料變形，并以切屑形式將其剪切下來。變形過程會產(chǎn)生熱量、壓力和負(fù)荷，最終導(dǎo)致刀具磨損或失效。傳統(tǒng)的磨損理論認(rèn)為，失效是由于相互接觸但并不相連的切屑和刀具之間的摩擦造成的。 

然而，最近針對刀具失效機理的研究表明，在金屬加工中，尤其是在加工高性能的工件材料時，所產(chǎn)生的壓力和溫度是造成刀具失效的原因，這正是傳統(tǒng)磨損理論對于切屑/刀具表面上所發(fā)生的情況未充分描述的方面。 

摩擦學(xué)研究已經(jīng)確定，切削過程并非只是簡單地將工件材料剪切下來，然后切屑和刀具之間的連接斷開。事實上，還會發(fā)生第二次、第三次連接和斷開。切屑被剪切下來后會粘在前刀面上，然后再被剪切，直到其最后從刀具上滑落。因此，磨損的主要原因在于反復(fù)剪切，而不是摩擦。 

圖 1 和圖 2 顯示了金屬切削過程中的摩擦。如圖 1 所示，工件材料的主要變形發(fā)生在區(qū)域 5。區(qū)域 3 是分離區(qū)，也稱為停滯點，因為工件材料和刀具之間的相對運動在該區(qū)域基本為零。初始剪切發(fā)生在主剪切區(qū)域 1，工件材料在該區(qū)域中被剪切下來并形成切屑。然后，在次剪切區(qū)域 2 中，切屑與前刀面接觸。高壓使切屑粘附在刀具的前刀面上。

圖 2 更細(xì)致地顯示了切屑在區(qū)域 2 中的運動。在子區(qū)域 A 中，切屑被極大的壓力壓在切削刃上，并且開始附在刀具上。在子區(qū)域 B 中，材料粘附在前刀面上。在子區(qū)域 C 中，切屑被從前刀面上剪切下來并沿著前刀面滑動，最后它從刀具上滑落。

圖 1 還顯示了發(fā)生在后刀面上的二次剪切（區(qū)域 4 內(nèi)）。同區(qū)域 2 一樣，后刀面也發(fā)生了同樣的剪切和粘附序列。區(qū)域 4 中發(fā)生的情況會造成后刀面磨損，這種磨損與發(fā)生在區(qū)域 2 中的前刀面磨損相比更具預(yù)測性，因此相對來說危害較小。然而，在某些工件材料中，后刀面上的剪切作用會導(dǎo)致表面硬化或加工硬化，進而對切削刀具和工件產(chǎn)生不利影響。