以上结果表明，原位成型法制备适当形貌微织构自润滑陶瓷刀具在切削过程中将减小切削力、摩擦因数和表面磨损，提高切削性能，延长刀具寿命。不同微织构形貌参数对切削性能的影响也不同，当微织构形貌尺寸超过有效范围，微织构的存在不仅失去提高切削性能的作用，甚至对切削性能产生不利影响。同时，通过研究切削过程中微织构的损坏情况，发现了以原位成型法制备的微织构刀具切削40Cr存在切屑冲击的现象，这种现象的存在一定程度上会对切削性能带来副作用。在切削过程中微织构的存在会带来两方面的作用：一是微织构提高切削性能的积极作用；二是切屑对微织构形成的冲击带来的消极作用。当积极作用大于消极作用时，微织构就会在总体上提高切削性能，当积极作用小于消极作用时，微织构的存在就会在总体上降低切削性能。以下是对这些现象机理的讨论。

切削过程中，切屑和前刀面之间的摩擦力（Ff）可由以下公式计算得来：

Ff=Arτc=awlfτc

（6-12）

其中Ar为刀—屑实际接触面积，lf是刀屑接触长度，aw是切削宽度，τc是刀屑接触面润滑膜的剪切强度。

公式（6-12）表明摩擦力的大小直接与切削宽度aw和刀屑接触面润滑膜的剪切强度τc有关。原位成型微织构自润滑陶瓷刀具微织构的存在将减小刀—屑接触长度，同时随着磨粒在流屑作用下挤入微沟槽，储存在微沟槽内的石墨润滑剂将溢出，并涂覆在前刀面上形成一层润滑膜，降低了刀屑接触面润滑膜的剪切强度，因此微织构的存在在一定程度上会提高切削性能。

微织构的存在会带来新的问题——切屑冲击，图6-30（a）展示了切削过程中剪切平面力示意图，流屑对微织构产生切屑冲击I，与微织构局部区域相互作用，生成反冲击力Fm1和Fm2，Fm1和Fm2的存在致使切削力增加。当Fm1和Fm2所增加的切削力小于因置入微织构减小的摩擦力Ff′时，总体就会表现出降低切削力的效果，如TMGL-1和TMGL-2刀具；当Fm1和Fm2所增加的切削力大于因置入微织构减小摩擦力Ff时，总体就会表现出增加切削力的效果，如TMGL-3和TMGW-3等刀具。(www.daowen.com)

除此之外，微织构的位置分布和形貌尺寸也会对切削性能产生影响，图6-29（a）中A部分表示的是微织构距切削刃的距离，B表示的是微织构的宽度，C表示的是微织构的间距。当以微织构逐渐远离切削刃时，A增加，那么所参与减摩的微织构面积随之减少，进而一定程度上增加了刀屑接触面积，因此切削力随之增加；当以微织构宽度为变量时，为了方便讨论，可将切屑与微织构作用过程简化为一个两端支点的简支梁，如图6-29（b）所示，由于端截面转角和与距离B成正相关关系，随着B增大，端截面转角和将增大，两端点承受的力FR1和Fm1随之增加，因此微织构宽度B增大将会导致切削力增大，进一步引起微织构崩裂，如图6-27（a）和6-27（c）所示，这也解释了为什么许多研究中微织构的存才会使切屑弯曲，是因为在流屑冲击作用下，切屑产生端截面转角和，促进了切屑变形；当以微织构间距为变量时，随着C增大，与切屑接触的微沟槽数量就会减少，刀屑接触面积增大，因此导致切削力增大。

图6-29　切削过程中剪切平面力示意图和切屑冲击模型

试验表明，低速切削时（60m/min，90m/min）微织构出现严重崩裂原因如下：一方面切屑对微织构有强烈冲击；另一方面，连续冲击下微沟槽边缘磨粒逐渐堆积，当堆积达到一定程度脱落时，将黏结附带一部分刀具基体材料，削弱了微织构强度，进一步加强了微织构破损。当切削速度达到120m/min时，切屑对微织构的冲击明显减弱。

根据动量定理可知，单位长度切屑对微织构的冲量ΔI为：

其中Δt为单位长度切屑作用于微织构的时间，β为摩擦角，T为总切削时间，L为总切削长度，v为切削速度。由公式（6-15）明显看出单位长度切屑对微织构的冲量ΔI和切削速度v成反比，切削速度越小冲量ΔI就越大。总切削时间T相同，切削速度v越大切削长度L越长，理应对微织构的冲击累积越多，而事实并非如此，切屑冲击的决定性因素可能是单位长度切屑对微织构的冲击，切削速度越低，单位长度切屑对微织构的冲击时间就越长，微织构所承受的冲击就越严重。因此出现不同切削速度下微织构刀具切削5min后，前刀面损坏不同，速度越低，前刀面切屑冲击破损越严重。