新型陶瓷材料因具有高硬度高耐磨性高耐热性高化学稳定性等优良性能而在耐磨零部件切削刀具等领域得到了日趋广泛的应用。陶瓷刀具的应用使切削速度从每秒几十米提高到每秒几百米，大大提高了切削效率极大促进了现代切削技术的进步。近年来，世界各国竞相投入大量资金和人力进行新型陶瓷刀具材料的研究开发，并不断有各种类型牌号的新型陶瓷刀具问世。
虽然陶瓷刀具具有相当不错的发展前景，但目前在切削加工中的推广应用仍受到定限制，其主要原因在于陶瓷材料固有的脆性大韧性差抗破损能力差等负面特性尚难根本改善，造成陶瓷刀具在实际切削加工中可靠性较低。刀具在切削过程中要承受高温高压下的切削载荷作用以及因工件材料组织结构几何尺寸不均匀和机床振动等原因引起现至关重要。另方面，现代切削技术的基本发展方向是高速化全自动化加工，为了减少换刀次数，提高切削效率，保证工件加工质量和机床设备的安全运行，要求整个切削过程必须十分可靠，由此对刀具可靠性也提出了更高要求。陶瓷材料及刀具的可诏性已成为陶瓷刀儿发展及应的关键制约人索，目前各国学者对此问十分重视开展了广泛研究，提出了多种理论及方法，取得了不少成果。
2可靠性研究的般理论可靠性通常是指构件在规定时间内和规定条件下完成规定工作的能力3.可靠性的高低可用可靠度及来，尺为01之间的实数，其值越大，可靠性越高。疲劳可靠性问是可靠性研究的重要组成部分。应力强度干涉理论是可靠性研究的基础理论之3，其基本模型为设，为疲劳应力，为材料的疲劳强度。应力的概率密度数为。，给定寿命时的疲劳强度概率密度函数为，则相应的可设1为由式1可看出，构件在具体工况下的可靠度主要由两方面因素决定是材料本身的性质，虽然材料的组织在宏观上是均，的，但在微观上因工艺因素等原因则是非均匀的，因而存在强度的概率分布；是构件所承受的夕加载荷，因构件的尺寸形状或安装等差异造成的同批构件在相同恒幅载荷作用下产十的应力分散性称为疲劳应力的横向统计分布，该分布的可靠度可用上述应力强度干涉模型进行计算。另方面，对于确定的构件，由于存在各种随机因素，疲劳应力在时间域上也可得到个统计分布，称为疲劳叫力的纵向统计分1.此时疲劳岢命的计算则需采用疲劳累积损伤理论。目前广泛使用的疲劳累积损伤理论仍为线性累积损伤理论，艮口161.定理，庄实际应用中，横向和纵向统计分布朴往同时存在。基于此，胡俏等人提出了胃定理干涉模型综合法4.张凤和等人指出，在低高周应力作用时，河1定理不再适用3.曾珊等人利用断裂力学疲劳和可靠性分析方法研究了疲劳过程中的剩余强度，得到了失效概率剩余强度疲劳应力循环寿命曲线尺30，具有较普遍3陶瓷材料可靠性评价方法国家自然科学基金资助项目项目编号59805012收穑42脱，3谢10，16瓜了0也6故以实践证明，应力强度干涉理论较适合应用于金属材料是在外加载荷作用下产生塑性变形，当超过其屈服极限后，*终导致破坏失效。由于陶瓷材料脆性大韧性差，破坏前般不会产生明显的塑性变形，其破坏形式多现为疲劳裂纹的不断萌生及扩展。*终导致断裂火效因此，陶瓷材料的断教破坏需要采用其它理论来加以描述。由于裂纹扩展问难，因此利用统计方法进行研究是较为可行的选择。
目前，*弱环节理论在研究中应用*为普遍。*弱环节理论假定构件由系列体积单元组成，构件的破坏由*危险的体积单元决定，即构件的断裂起源尹构件中*危险裂纹的不稳定扩展，当应力强度因子大于材料的断裂韧性时，材料产生断裂失效，而与裂纹扩展路径中其它单元的强度无关。*弱环节理论中主要包括威布尔贾4方法巴多夫831如方法和多轴单元强度模型方法等。
由于陶瓷材料内部存在随机分布的缺陷，导致不同单元的强度各不相同，因此存在强度的统计分布问。当构件承受某应力场时，某局部单元的应力可能超过其强度，从而导致整个构件的破坏，其累枳失效概率可不严CIu*小强度位置参数x代积分面积或积分体积厂，视具体耍求而定应力状态，则需对公式进行修正。修正时，只有正应力为拉应力的区域才计入积分1.应用威市尔方法可计算几何形状和受力状态均较简单的零部件的可靠性问，并可取得较满意的计算结果，但威布尔方法存在以1+足未对引起断裂的缺陷进行物理描述，更未从力学观点分析裂纹的扩展过程，因此该方法只是种纯粹统卟方法，缺乏物理基础，难以从根木解决可靠性预测问。
不能用单轴应力试验结果来预测多轴应力状态下构件的可靠性。由于应用于工程的陶瓷构件大多具有复杂几何形状，其受力状态明显比点或点弯曲试验的应力状态更为复杂，因此试验测定切削状态下刀具体的可靠性计算问，由于刀具受机械载荷和热载荷的共同作用，应力场计算较复杂，般只能采用有限元法计算，且很难计算拉应力区威布尔方法假定在多轴应力下各主应力在各自方向上单独发生作用，不考虑它们的联合作用，且忽略了剪应力和压应力的作用，因此在某些情况下可能导致错误的预测。
12巴多夫方法巴多夫方法的失效概率可不为81 VarI.描述裂纹尺寸和形状的分布函数CT临界应力n立体角，与选用的断裂准则裂纹形成机制及应力状态有关，在单轴和等双轴应力状态下有解析解在通常的维应力状态下则只能用数值形式小巴多夫方法能解释测试陶瓷材料强度时的尺寸效应，对于点弯曲实验，测量值与理论预测值较为相符。该方法在本质上有较坚实的物理基础，但其数学处理较复杂，使其应用受到定限制。
3.3多轴单元强度模型方法多轴单元强度模型方法的失效概率可为191 g.s区间心内的缺陷数，用于描述材料缺陷的分布该模型建立在非共面应变能释放率的失效准则上13，考虑了应力分量之间的联合作用，同时考虑了压应力作用，因而能处理多轴断裂。处理叹轴问时砧度很高。
4陶瓷刀具可靠性评价参数切削刀具的可靠性是指在规定的切削加工条件下和规定的时间间隔内完成规定的金属切削任务的能力。在传统加工条件下，人们往往较多关心刀具知，在达到寿命平均值之前，己经有半刀具失效。
这在对刀具可靠性要求极高的现代化自动加工中是不允许的。造成刀具寿命变化的因素较多，主要包括工件和刀具村料的冶金组织变化件儿何尺寸结，拓，碰胗睡腧笕钓趾邓因蒸局液及其它环境因袭的说响等，如前所述，构件的可靠性可用可靠度及，其大小直接反映可靠性高低。但在通常情况下，由于缺乏必要的数据，可靠度的计算较为困难，尤其对于切削刀具，其应力状态更难计算，因此只能采用其它较易获得的参数对可靠性进行间接衡量。目前，评价陶瓷刀具可靠性的参数主要有6，模量形状参数刀具变异化系数陶瓷材料界面结合强度等。
大1实验明，陶瓷材料的强度硬度和断裂韧性均服从数如分布，陶瓷刀具的破损失效也服从分布。由，切说分1的形状参数反映了材料的缺陷分布，而材料缺陷分布又。其4靠性密切相关，因此可用模量来衡量材料的可靠性，其值越大。明数据的致性越好，其可靠性也越高。实验明12，材料点抗弯强度的贾61模量与相同刀具材料的失效分布1山模量大致相等因此可用弯曲实验的模量来代替刀具的失效模量，从而可预测刀具切削过程的可靠性。该方法未考虑材料的微观失效机制，因此是种纯统计方法。该方法对于每种材料都必须进行大量的实验，但由于方法简单，因此仍不失为种有效的方若以刀具寿命的数学期望值，0为其均方差。则刀具变异化系数=对于固定的实验条件，仅用均方差0即可衡量刀具寿命。但由厂刀具结构工件材料和加工条件不同。其试验结果之叫不允许相互比较。而利用变异系数则可基本解决这问。般情况下，当5时，可以认为刀具不可靠；当左2时，可以认为刀具比较可靠；当左=0.200.35时，则可以认为刀具是可以接受im提出以材料的界而结合强度作为其可靠性判裾是种具有创新性的方该方法认为材料的界面结合强度。具有随机性，而断裂初性的随机性又归因于。，因此与材料的可靠性有直接关系，通过实验可建立材料破损次数与的关系式=.据此可以判断刀4材料的潘性该方法还4根据1靠度要求对材料的配方进厅反求设计，对材料设计有定指导价值。该方法的缺点是仍需通过大量实验来拟合与的关系，理论依5结语现代切削技术的发展对刀具可靠性提出了更高要求，陶泛叫韧竹较低，1.加工可靠性也相对较低。通常用于研究陶瓷材料可靠性的方法主要是以*弱环节理论为基础的概率统计方法，由于此类方法缺乏定的物理力学基础，因此难以从本质上解决可靠性的计算问。同时，由于忽略了压应力及剪应力对裂纹扩展的影响，所以此类方法只适用于应力状态简单的构件的可靠性计算对于应力状态复杂的构件则可靠性预测精度较低。巴多夫方法和多轴单元强度模型方法虽然建立在较坚实的物理基础之上，但其数，处1较为1秦进节苫十能广泛应用于实际计算。因此，目前对陶瓷刀具可靠性的评价般仍采用1必迎模量变异系数界面结合强度等参数进行间接衡量。由于此方法简单易行，因此得到了广泛应用。
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