由于硬质合金刀具切削加工筒节材料时,在高温高压以及大切削参数的加工环境下,容易出现粘结破损问题。本文基于国家自然基金项目“重型切削中硬质合金刀具前刀面粘焊变质层损伤机理研究”(51575146)。针对硬质合金刀具前刀面破损问题,深入研究了粘结破损后刀具前刀面的力热特性与表面形貌,并且针对刀具前刀面的粘结破损问题深入研究了其裂纹的扩展行为。首先,根据刀具前刀面上存在的破损形式为裂纹,并且确定裂纹的类型;从力学角度分析了三种类型裂纹扩展时尖端的应力场与位移场;引出了裂纹应力强度因子,确定了硬质合金刀具前刀面断裂的最大主应力准则;结合硬质合金刀具切削筒节材料的应力与结合力分析了裂纹是导致粘结破损发生的前提。其次,从切削筒节材料2.25Cr-1Mo-0.25V的试验中获得粘结破损发生时的切削力与切削温度,通过高速摄影技术获得的切削加工时的实际刀-屑粘结情况,针对发生粘结的刀具设计一系列观测试验,观测分析粘结破损发生时刀具前刀面出现的表面缺陷。之后,利用仿真软件模拟粘结发生时的切削加工过程,获得刀具粘结破损发生时的力热特性、切屑状态以及前刀面主要磨损量变化;通过切削仿真模拟得到的数据与试验中获得的切削力、切削温度进行对比,从而总结硬质合金刀具车削筒节材料2.25Cr-1Mo-0.25V所得到的切削力、切削温度规律性,得到粘结破损发生时应力的分布范围;分析了切屑的状态变化及相应的切屑温度分布情况;确定粘结破损发生的主要部位及前刀面磨损量的分析。最后,研究了裂纹扩展时应力强度因子随不同施加载荷、裂纹长度以及试样宽度之间的变化规律;模拟了单条裂纹以及多条裂纹的动态扩展行为,将仿真得到的裂纹的扩展路径与实际加工过程产生的裂纹相比较,更加直观的观察了实际加工过程中直接观测不到的裂纹扩展的过程。