随着人们环保意识的不断提高,砂岩这种低污染性质的石材得到了广泛的应用,目前天然砂岩已经大范围使用于家居装饰、纪念品制作、美化环境等诸多方面。由于砂岩属于硬脆性材料,但较比其他石材来说硬度偏低,加工过程易崩裂,所以使用PVD硬质合金刀具这种性能优良的刀具进行加工。PVD的全称是物理气相沉积技术,是利用物理过程完成的涂层沉积,主要优点就是沉积温度低,能尽可能保持刀具基体性能不变。本文使用PVD硬质合金刀具切削天然砂岩,使用测力仪测量切削力,同时记录工件表面粗糙度,之后通过扫描电子显微镜观察切削加工后刀具的表面形貌,采取表格法测出刀具的具体磨损面积,设计三个切削参数的正交试验,切削参数为主轴转速、进给速度、切削深度,在允许范围内改变切削参数以获取多组数据。通过观察切削参数对切削力和刀具磨损面积影响的折线图可知切削深度对两者的影响比其他两个切削参数对它们的影响都大,当切削深度增大时切削力与刀具磨损面积都增大。在主轴转速大于5000r·min-1时,随着主轴转速的提高,切削力与刀具磨损面积均有所降低。随着进给速度的增大,切削力的变化情况并不是很规律,但总体还是有些上升的趋势,刀具磨损面积随着进给速度的增大而增大。PVD硬质合金刀具切削天然砂岩的磨损机理主要由刀具表面的机械磨损(硬质点磨损)、高温下的氧化磨损、粘结磨损、扩散磨损、冲磨损蚀五方面组成。实验结论:PVD硬质合金刀具切削天然砂岩的磨损失效机理是凸起石英颗粒会破坏刀具涂层,而随着切削的进行颗粒的密度会逐渐增大,颗粒与颗粒之间的空隙就会变小甚至达到没有空隙的程度,靠在一起的颗粒由于剪切应力会增大颗粒之间的压力,从而导致刀具出现崩刃现象,最终导致刀具失效。综合分析试验所得数据,在保证加工表面质量(表面粗糙度)、加工效率和一定刀具使用寿命的前提下,可知刀具的最佳切削参数组合是主轴转速5000r·min-1、切削深度1mm、进给速度300mm·min-1。