第二章金屬切削過程及切削參數(shù)化選擇PPT

1、第二章第二章 金屬切削過程及切削金屬切削過程及切削 參數(shù)化選擇參數(shù)化選擇本本 章章 提提 要要 本章主要介紹了金屬切削過程四個(gè)方面的基本規(guī)律本章主要介紹了金屬切削過程四個(gè)方面的基本規(guī)律及其生產(chǎn)上的應(yīng)用。及其生產(chǎn)上的應(yīng)用。 在切削過程中，產(chǎn)生了切削變形、切削力、切削熱在切削過程中，產(chǎn)生了切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損與耐用度變化等各種現(xiàn)象，嚴(yán)重影與切削溫度、刀具磨損與耐用度變化等各種現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的進(jìn)行。針對上述現(xiàn)象，本章分析了產(chǎn)生諸現(xiàn)象響了生產(chǎn)的進(jìn)行。針對上述現(xiàn)象，本章分析了產(chǎn)生諸現(xiàn)象的原因及對切削過程的影響，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出的原因及對切削過程的影響，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出切

2、削變切削變形形、切削力切削力、切削熱切削熱與與切削溫度切削溫度、刀具磨損與耐用度變化刀具磨損與耐用度變化四大規(guī)律。應(yīng)用這些規(guī)律，很好地解決了生產(chǎn)上出現(xiàn)的各四大規(guī)律。應(yīng)用這些規(guī)律，很好地解決了生產(chǎn)上出現(xiàn)的各種問題，如改善工件材料的切削加工性，合理選擇切削液，種問題，如改善工件材料的切削加工性，合理選擇切削液，合理選擇刀具幾何參數(shù)與切削用量等，并對促進(jìn)機(jī)械加工合理選擇刀具幾何參數(shù)與切削用量等，并對促進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展起著很重要的作用。技術(shù)的發(fā)展起著很重要的作用。金屬切削的變形過程金屬切削的變形過程切屑的種類及卷屑斷屑機(jī)理切屑的種類及卷屑斷屑機(jī)理前刀面上的摩擦與積屑瘤前刀面上的摩擦與積屑瘤影響切削

3、變形的因素影響切削變形的因素切削力切削力切削熱和切削溫度切削熱和切削溫度2.12.22.32.42.52.6返回返回2.72.82.92.102.11刀具磨損、破損和使用壽命刀具磨損、破損和使用壽命切削用量的優(yōu)化選擇切削用量的優(yōu)化選擇刀具幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)的選擇工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性切削液切削液一、研究金屬切削變形過程的意義和方法一、研究金屬切削變形過程的意義和方法1、研究金屬切削變形過程的意義、研究金屬切削變形過程的意義 金屬切削加工過程中，切削力、切削熱、刀具磨損以及已加工表金屬切削加工過程中，切削力、切削熱、刀具磨損以及已加工表面質(zhì)量等以切屑形成過程為基礎(chǔ)；面質(zhì)

4、量等以切屑形成過程為基礎(chǔ)； 實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的鱗刺、積屑瘤、振動(dòng)、卷屑及斷屑等與切削變實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的鱗刺、積屑瘤、振動(dòng)、卷屑及斷屑等與切削變形過程有關(guān)；形過程有關(guān)； 難加工材料對零件質(zhì)量的要求不斷提高；難加工材料對零件質(zhì)量的要求不斷提高； 切削加工的自動(dòng)化以及現(xiàn)代制造發(fā)展的需要；切削加工的自動(dòng)化以及現(xiàn)代制造發(fā)展的需要；u 研究金屬切削變形過程對于切削加工技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步、保證加研究金屬切削變形過程對于切削加工技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步、保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。2.12.1、金屬切削的變形過程、金屬切削的變形過程2

5、2、研究金屬切削變形過程的實(shí)驗(yàn)方法、研究金屬切削變形過程的實(shí)驗(yàn)方法 金屬切削過程是高速進(jìn)行的微觀變形過程，研究金屬切削過金屬切削過程是高速進(jìn)行的微觀變形過程，研究金屬切削過程中金屬的變形應(yīng)能抓住程中金屬的變形應(yīng)能抓住高速高速和和微觀微觀兩個(gè)特點(diǎn)。兩個(gè)特點(diǎn)。 側(cè)面方格變形觀察法側(cè)面方格變形觀察法 在拋光的工件側(cè)面上劃出精密的小方格，用很低的切削速度進(jìn)在拋光的工件側(cè)面上劃出精密的小方格，用很低的切削速度進(jìn)行直角自由切削，通過放大鏡觀察小方格的歪扭來認(rèn)識切削層行直角自由切削，通過放大鏡觀察小方格的歪扭來認(rèn)識切削層金屬塑性變形的方法。金屬塑性變形的方法。 快速落刀法快速落刀法 利用利用“快速落刀裝置快

6、速落刀裝置”，在某一瞬間使刀具快速離開切削區(qū)，在某一瞬間使刀具快速離開切削區(qū)，截取切屑根部標(biāo)本，在顯微鏡下觀察金屬切削變形情況。截取切屑根部標(biāo)本，在顯微鏡下觀察金屬切削變形情況。 高頻攝影法高頻攝影法 高速攝影法為高速攝影法為動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)觀察切削過程提供了條件。觀察切削過程提供了條件。 掃描電鏡和透視電鏡顯微觀察法掃描電鏡和透視電鏡顯微觀察法 此方法可以觀察到金屬晶粒內(nèi)部的微觀滑移情況，能用金此方法可以觀察到金屬晶粒內(nèi)部的微觀滑移情況，能用金屬物理的觀點(diǎn)來理解金屬切削變形過程及其現(xiàn)象。屬物理的觀點(diǎn)來理解金屬切削變形過程及其現(xiàn)象。 光彈性和光塑性實(shí)驗(yàn)法光彈性和光塑性實(shí)驗(yàn)法 在實(shí)驗(yàn)觀察金屬切削變形過程

7、的基礎(chǔ)上，對切削刃前方的在實(shí)驗(yàn)觀察金屬切削變形過程的基礎(chǔ)上，對切削刃前方的金屬進(jìn)行彈性力學(xué)和塑性力學(xué)的研究和實(shí)驗(yàn)，從而可以分析金金屬進(jìn)行彈性力學(xué)和塑性力學(xué)的研究和實(shí)驗(yàn)，從而可以分析金屬變形區(qū)的應(yīng)力情況。屬變形區(qū)的應(yīng)力情況。二、金屬切削變形過程的基本特征二、金屬切削變形過程的基本特征1 1、切削加工（、切削加工（冷加工冷加工） 使刀具接觸工件，對工件作相對運(yùn)動(dòng)，由于工件內(nèi)部產(chǎn)使刀具接觸工件，對工件作相對運(yùn)動(dòng)，由于工件內(nèi)部產(chǎn)生交大的應(yīng)力而引起工件材料破壞，把不需要的部分（余生交大的應(yīng)力而引起工件材料破壞，把不需要的部分（余量）作為切屑剝離下來，加工出所需形狀、尺寸和表面質(zhì)量）作為切屑剝離下來，加工

8、出所需形狀、尺寸和表面質(zhì)量的工件。量的工件。2 2、基本模型、基本模型 選用直角自由切削選用直角自由切削3、金屬切削變形過、金屬切削變形過程程(a)壓縮（b）切削塑性金屬受壓縮時(shí)，隨著外力的增加，金屬先后產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，而后斷裂以直角自由切削為例，如果忽略了摩擦、溫度、和應(yīng)變速度的影響，金屬切削過程如同壓縮過程，切削層受刀具擠壓后也產(chǎn)生塑性變形。3 3、基本特征、基本特征 金屬切削過程就是工件的被切金屬層在刀具前刀面金屬切削過程就是工件的被切金屬層在刀具前刀面的推擠下，沿著剪切面（滑移面）產(chǎn)生剪切變形并轉(zhuǎn)變?yōu)榈耐茢D下，沿著剪切面（滑移面）產(chǎn)生剪切變形并轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉?/p>

9、過程。即是切屑的過程。即是金屬內(nèi)部不斷滑移變形金屬內(nèi)部不斷滑移變形的過程。的過程。三、金屬切削過程中的三個(gè)變形區(qū)三、金屬切削過程中的三個(gè)變形區(qū) 以塑性材料的切屑形成為例，金屬切削區(qū)以塑性材料的切屑形成為例，金屬切削區(qū)可大致劃分為：可大致劃分為： 三個(gè)變形區(qū)三個(gè)變形區(qū) 第一變形區(qū)第一變形區(qū) 第二變形區(qū)第二變形區(qū) 第三變形區(qū)第三變形區(qū) 第變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；第變形區(qū) 與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；第變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)1、第一變形區(qū)、第一變形區(qū)（剪切滑移區(qū)剪切滑移區(qū)） 切削層受到刀具前刀面與切削刃的擠壓作用下，使切削層受到刀具前刀面與切削刃的擠壓

10、作用下，使近切削刃處的金屬先產(chǎn)生彈性變形，繼而塑性變形，在近切削刃處的金屬先產(chǎn)生彈性變形，繼而塑性變形，在這同時(shí)這同時(shí)金屬晶格產(chǎn)生滑移金屬晶格產(chǎn)生滑移。下圖是取金屬內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)。下圖是取金屬內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)P來來分析滑移分析滑移 過程。過程。OAOA始滑移線始滑移線OMOM終滑移線終滑移線變形的主要特征：變形的主要特征： 剪切滑移變形剪切滑移變形 加工硬化加工硬化一般速度范圍內(nèi)一區(qū)一般速度范圍內(nèi)一區(qū)寬度為寬度為0.020.020.2mm0.2mm，速度越高，寬度越小，速度越高，寬度越小，可看作一個(gè)可看作一個(gè)剪切平面剪切平面 此圖與形成切屑時(shí)的實(shí)際變形較接近，故稱之為切屑形成模型。 剪切面AB與切削速度 之

11、間的夾角 稱為剪切角。 作用力 與切削速度 之間的夾角 成為作用角。 由此可知，第變形區(qū)就是形成切屑的變形區(qū)，其變形特點(diǎn)是切削層產(chǎn)生剪切滑移變形。cvrFcv2、第二變形區(qū)、第二變形區(qū)3、第三變形區(qū)、第三變形區(qū) 切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行。擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行。（擠壓摩擦區(qū)）擠壓摩擦區(qū)） 已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。

12、刃前區(qū)：刃前區(qū)：三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，此處的應(yīng)力集三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，此處的應(yīng)力集 中而復(fù)雜，被切削層在此與工件本體材料分離中而復(fù)雜，被切削層在此與工件本體材料分離（擠壓摩擦回彈區(qū)）（擠壓摩擦回彈區(qū)）四、變形系數(shù)和剪應(yīng)變四、變形系數(shù)和剪應(yīng)變 切削變形程度有三種不同的表示方法，分述如下。切削變形程度有三種不同的表示方法，分述如下。 在切削過程中，刀具切下的切屑厚度在切削過程中，刀具切下的切屑厚度 通常都大于工件切削層厚度通常都大于工件切削層厚度 ，而切屑長，而切屑長度度 卻小于切削層長度卻小于切削層長度 。切屑厚度。切屑厚度 與與切削層厚度切削層厚度 之比稱為厚度變形系數(shù)之比稱為厚

13、度變形系數(shù) ；而切削層長度與切屑長度之比稱為長度變而切削層長度與切屑長度之比稱為長度變形系數(shù)形系數(shù) 。chhDhchlclDhchhhahlh1 1變形系數(shù)變形系數(shù) 由于切削層變成切屑后，寬度變化很小，根據(jù)由于切削層變成切屑后，寬度變化很小，根據(jù)體積不變原理，可求得體積不變原理，可求得sincossinchhaDchlchOMOMhhllooo（- +）（ -）sin90= =hahl實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法 長度測量法長度測量法：最簡單的方式是刨削法，此時(shí)切削層長度等于工件最簡單的方式是刨削法，此時(shí)切削層長度等于工件 長度長度l lc c，用細(xì)銅絲測出彎曲的切屑長度，用細(xì)銅絲測出彎曲的切屑長度l l

14、chch； 質(zhì)量測定法：質(zhì)量測定法：取一段取一段202060mm60mm而不太彎曲的切屑，用而不太彎曲的切屑，用1 1法測出它法測出它 的長度的長度L Lchch(mm(mm),),再用天平稱出其質(zhì)量為再用天平稱出其質(zhì)量為Q Q克（克（g g），設(shè)），設(shè)為材料的為材料的密度（密度（g/cmg/cm3 3）, ,銅的密度約為銅的密度約為7.7g/cm7.7g/cm3 3, ,按體積不變條件：按體積不變條件： 切削層體積切削層體積切削層截面積（切削層截面積（A Ac c）.l.lc c 切屑截面積（切屑截面積（A Achch）.l.lchch 已知已知 A Ac ca ap.p.f f 所以所以

15、l lc c/ l/ lchch= A= Achch/ A/ Ac c 又知又知 A Achch1000Q/ . L1000Q/ . Lchch(mm(mm2 2) ) 故故 1000Q/ . L1000Q/ . Lchch. a. ap.p.f f 工件材料：工件材料：塑性大的材料（紫銅、軟鋼）變形系數(shù)大（紫銅塑性大的材料（紫銅、軟鋼）變形系數(shù)大（紫銅 可達(dá)可達(dá)6.56.5）；強(qiáng)度大、硬度高的材料變形系數(shù)較小（）；強(qiáng)度大、硬度高的材料變形系數(shù)較?。?.21.22 2）；）； 刀具幾何參數(shù)：刀具幾何參數(shù)：實(shí)驗(yàn)證明，刀具前角實(shí)驗(yàn)證明，刀具前角o o與其他幾何參數(shù)相比對變形與其他幾何參數(shù)相比對變形

16、系數(shù)的影響較大，一般系數(shù)的影響較大，一般o o增大會(huì)顯著減小變形系數(shù)；增大會(huì)顯著減小變形系數(shù)； 用刃磨法人為地縮短刀用刃磨法人為地縮短刀- -屑接觸長度，從而改變切屑的變形條件（主屑接觸長度，從而改變切屑的變形條件（主要是減小切屑二次變形的摩擦阻力），也可明顯減小變形系數(shù)。要是減小切屑二次變形的摩擦阻力），也可明顯減小變形系數(shù)。 切削用量：切削用量：增大切削速度或切削厚度（進(jìn)給量）都會(huì)減小變形系數(shù)。增大切削速度或切削厚度（進(jìn)給量）都會(huì)減小變形系數(shù)。影響變形系數(shù)的主要因素影響變形系數(shù)的主要因素 既然切削過程中金屬變形的主要形式是剪切滑移，既然切削過程中金屬變形的主要形式是剪切滑移，當(dāng)然就可以用相

17、對滑移（剪應(yīng)變）來衡量切削過程的變當(dāng)然就可以用相對滑移（剪應(yīng)變）來衡量切削過程的變形程度。如下圖，平行四邊形形程度。如下圖，平行四邊形OHNMOHNM發(fā)生剪切變形后，變發(fā)生剪切變形后，變?yōu)槠叫兴倪呅螢槠叫兴倪呅蜲CPMOCPM，其相對滑移，其相對滑移cottan()osNPNKKPyMKMK 2 2相對滑移相對滑移 公式表明，公式表明，剪切角剪切角與與前角前角00變化是影響切削變形的兩個(gè)變化是影響切削變形的兩個(gè)主要因素，因此，切削時(shí)塑性變形是很大的。如果增大前角主要因素，因此，切削時(shí)塑性變形是很大的。如果增大前角00和剪切角和剪切角，使，使、 hh減小，則切削變形減小。減小，則切削變形減小。h

18、h主要從塑主要從塑性壓縮方面分析；而性壓縮方面分析；而值主要從剪切變形考慮。所以，值主要從剪切變形考慮。所以，與與hh只能近似地表示切削變形等程度。只能近似地表示切削變形等程度。 、均可表示切屑變形程度，但應(yīng)指出，它們是根據(jù)均可表示切屑變形程度，但應(yīng)指出，它們是根據(jù)純剪切的觀點(diǎn)提出的，實(shí)際切削過程是復(fù)雜的，既有剪切，又純剪切的觀點(diǎn)提出的，實(shí)際切削過程是復(fù)雜的，既有剪切，又有前刀面對切屑的擠壓和摩擦，所以這些公式不能反映全部變有前刀面對切屑的擠壓和摩擦，所以這些公式不能反映全部變形實(shí)質(zhì)。例如當(dāng)形實(shí)質(zhì)。例如當(dāng)1 1時(shí)，似沒變形，但實(shí)際有相對滑移存在。時(shí)，似沒變形，但實(shí)際有相對滑移存在。 3 3剪應(yīng)

19、變與變形系數(shù)的關(guān)系剪應(yīng)變與變形系數(shù)的關(guān)系 剪切角剪切角是影響切削變形的一個(gè)重要因素。是影響切削變形的一個(gè)重要因素。 減小，減小，切屑變厚、變短，變形系數(shù)切屑變厚、變短，變形系數(shù)變增大。若能預(yù)測剪切角變增大。若能預(yù)測剪切角 的值，則對了解與控制切削變形具有重要意義。為此，的值，則對了解與控制切削變形具有重要意義。為此，許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究，并推薦了若干剪切角許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究，并推薦了若干剪切角 的計(jì)的計(jì)算式。算式。 sincossinchhaDchlchOMOMhhllooo（- + ）（ - ）sin90五、剪切角五、剪切角cottan()osNPNK KPyM KM K1 1、作用在

20、切屑上的力、作用在切屑上的力（直角自由切削）（直角自由切削） F F是是F Fn n和和F Ff f的的合力合力，稱切屑形成力；，稱切屑形成力； 是是F F與與F Fn n的夾角，稱的夾角，稱摩擦角摩擦角，且，且tan =tan =； F Fc c是切削運(yùn)動(dòng)方向的切削分力；是切削運(yùn)動(dòng)方向的切削分力； FpFp是是垂直于垂直于切削運(yùn)動(dòng)方向的切削分力；切削運(yùn)動(dòng)方向的切削分力； h hD D是切削是切削厚度厚度；b bD D是切削是切削寬度寬度； S S為剪切面上產(chǎn)生剪切滑移變形的為剪切面上產(chǎn)生剪切滑移變形的屈服剪應(yīng)力屈服剪應(yīng)力 切削層切削層截面積為：截面積為： A AD D=h=hD Db bD

21、D 剪切面剪切面截面積為：截面積為： As=AAs=AD D/sin/sinh hD Db bD D/sin/sin F FS SS SA AS SS SA AD D/sin/sinS Sh hD Db bD D/sin/sincossin coscossin cossinsin cosaDoDooDooFFFFAAA ocopo （2-8）（ + -）（ + -）cos（ -）（）= （2-9）（ + -）sin（ -）（）= （2-10）（ + -）FF又 FS Fcos（o） 如用測力儀直接測得作用在刀具上的如用測力儀直接測得作用在刀具上的切削分力切削分力 和和 ，在忽略被切材料對刀，在

22、忽略被切材料對刀具后刀面作用力的條件下，即可求得前刀具后刀面作用力的條件下，即可求得前刀面對切屑作用的摩擦角面對切屑作用的摩擦角，進(jìn)而可近似求得，進(jìn)而可近似求得前刀面與切屑間的摩擦系數(shù)前刀面與切屑間的摩擦系數(shù)。cFpFtantanpoC（-） =FF根據(jù)合力最小原理確定根據(jù)合力最小原理確定令令dF/ddF/d0 0，得到按最少能量（最小切削合力，得到按最少能量（最小切削合力F F）原則來確定剪切角的原則來確定剪切角的麥錢特麥錢特計(jì)算式為：計(jì)算式為：2 2、剪切角的計(jì)算、剪切角的計(jì)算 根據(jù)最大剪應(yīng)力理論確定根據(jù)最大剪應(yīng)力理論確定 在剪切面上，金屬產(chǎn)生了滑移變形，最大剪應(yīng)力就在剪切面上，金屬產(chǎn)生了

23、滑移變形，最大剪應(yīng)力就在剪切面上。由直角自由切削狀態(tài)下的作用力分析在剪切面上。由直角自由切削狀態(tài)下的作用力分析可知，切削合力可知，切削合力F F的方向就是的方向就是主應(yīng)力的方向主應(yīng)力的方向。根據(jù)。根據(jù)材料力學(xué)平面應(yīng)力狀態(tài)理論，主應(yīng)力方向與最大剪材料力學(xué)平面應(yīng)力狀態(tài)理論，主應(yīng)力方向與最大剪應(yīng)力方向的夾角應(yīng)為應(yīng)力方向的夾角應(yīng)為4545o o，即，即FsFs與與F F的夾角應(yīng)為的夾角應(yīng)為4545o o，故可得到故可得到李和謝弗李和謝弗公式：公式：44oo 分析上式可知：分析上式可知： 1 1）前角增大時(shí)，剪切角隨之增大，變形減小。這前角增大時(shí)，剪切角隨之增大，變形減小。這表明增大刀具前角可減少切削變

24、形，對改善切削過程表明增大刀具前角可減少切削變形，對改善切削過程有利。有利。 2 2）摩擦角增大時(shí)，剪切角隨之減小，變形增大。摩擦角增大時(shí)，剪切角隨之減小，變形增大。提高刀具刃磨質(zhì)量、采用潤滑性能好的切削液可以減提高刀具刃磨質(zhì)量、采用潤滑性能好的切削液可以減小前刀面和切屑之間的摩擦系數(shù)，有利于改善切削過小前刀面和切屑之間的摩擦系數(shù)，有利于改善切削過程。這一結(jié)論也說明第程。這一結(jié)論也說明第變形區(qū)的變形與第變形區(qū)的變形與第變形區(qū)變形區(qū)的變形密切相關(guān)。的變形密切相關(guān)。 能否合理地進(jìn)行切削和形成什么樣的切屑有著能否合理地進(jìn)行切削和形成什么樣的切屑有著密切的關(guān)系，通過觀察切屑的形狀可以得到各種有密切的關(guān)

25、系，通過觀察切屑的形狀可以得到各種有用的信息。對于不同的切屑，一般按照兩種系統(tǒng)進(jìn)用的信息。對于不同的切屑，一般按照兩種系統(tǒng)進(jìn)行分類：行分類： 形態(tài)：形態(tài)：按照局部觀察切屑時(shí)的形狀來分，連續(xù)還按照局部觀察切屑時(shí)的形狀來分，連續(xù)還 是分離；是分離； 形狀：形狀：按照整體觀察切屑時(shí)的形狀來分，筆直還是按照整體觀察切屑時(shí)的形狀來分，筆直還是卷曲卷曲。2.22.2、切屑的種類及卷屑、斷屑機(jī)理、切屑的種類及卷屑、斷屑機(jī)理從變形觀點(diǎn)出發(fā)，可將切屑?xì)w納為四種形態(tài)：從變形觀點(diǎn)出發(fā)，可將切屑?xì)w納為四種形態(tài)：切塑性材料切塑性材料帶狀切屑帶狀切屑 擠裂切屑擠裂切屑 單元切屑單元切屑切削平穩(wěn)，力波動(dòng)小切削平穩(wěn)，力波動(dòng)小

26、 滑移量較大，局部滑移量較大，局部 切削不平穩(wěn)，切削不平穩(wěn)， 力波動(dòng)大力波動(dòng)大加工面光潔，斷屑難加工面光潔，斷屑難 剪應(yīng)力達(dá)斷裂強(qiáng)度剪應(yīng)力達(dá)斷裂強(qiáng)度 加工表面粗糙加工表面粗糙 少見少見0vac0 v ac0 v ac0vac切脆性材料切脆性材料不平穩(wěn)不平穩(wěn), ,表面粗糙表面粗糙 應(yīng)應(yīng)0 0v va ac c2 2、節(jié)狀切屑：、節(jié)狀切屑：又稱擠裂切屑。各滑又稱擠裂切屑。各滑移面大部分被剪斷，只有小部分連在移面大部分被剪斷，只有小部分連在一起。它的外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面一起。它的外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋。在有時(shí)有裂紋。在切削速度較低切削速度較低、切削切削厚度較大厚度較大、刀具前角較小刀具前

27、角較小時(shí)常產(chǎn)生此時(shí)常產(chǎn)生此類切屑。類切屑。1 1、帶狀切屑：、帶狀切屑：它的內(nèi)表面（底部）它的內(nèi)表面（底部）是光滑的，外表面（背部）呈毛茸狀。是光滑的，外表面（背部）呈毛茸狀。加工塑性金屬時(shí)，在加工塑性金屬時(shí)，在切削厚度較小切削厚度較小、切削速度較高切削速度較高、刀具前角較大刀具前角較大的工況的工況條件下常形成此類切屑。條件下常形成此類切屑。一、切屑的類型一、切屑的類型4 4、崩碎切屑：、崩碎切屑：加工脆性材料，被切加工脆性材料，被切金屬層在前刀面的推擠下未經(jīng)塑性金屬層在前刀面的推擠下未經(jīng)塑性變形就在張應(yīng)力狀態(tài)下脆斷，形成變形就在張應(yīng)力狀態(tài)下脆斷，形成不規(guī)則的碎塊狀切屑。不規(guī)則的碎塊狀切屑。切

28、削厚度越切削厚度越大越易大越易得到這類切屑。得到這類切屑。3 3、粒狀切屑：、粒狀切屑：又稱單元切屑。在又稱單元切屑。在切屑形成過程中，如剪切面上的剪切屑形成過程中，如剪切面上的剪切應(yīng)力超過了材料的斷裂強(qiáng)度，切切應(yīng)力超過了材料的斷裂強(qiáng)度，切屑單元從被切材料上脫落，形成粒屑單元從被切材料上脫落，形成粒狀切屑。在狀切屑。在切削速度極低切削速度極低時(shí)產(chǎn)生此時(shí)產(chǎn)生此種切屑。種切屑。（1）帶狀切屑：外形呈帶狀。（2）擠裂切屑：切屑上與前刀面接觸的一面較光潔，其背面局部開裂成節(jié)狀。(3)單元切屑切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀。（4）崩碎切屑 切削層幾乎不經(jīng)過塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂，得到的切屑呈不規(guī)則的細(xì)粒狀

29、。切屑的類型是由材料的應(yīng)力切屑的類型是由材料的應(yīng)力應(yīng)變特性和塑性變形程度決定。應(yīng)變特性和塑性變形程度決定。切屑形狀的分類切屑形狀的分類 為了滿足切屑的處理及運(yùn)輸要求，還需按照切屑的為了滿足切屑的處理及運(yùn)輸要求，還需按照切屑的形狀進(jìn)行分類，大致有帶狀、形狀進(jìn)行分類，大致有帶狀、C C型、崩碎、螺卷、長緊型、崩碎、螺卷、長緊卷、發(fā)條狀、寶塔狀等，如書圖卷、發(fā)條狀、寶塔狀等，如書圖2-142-14。二、切屑的形狀及卷屑、斷屑機(jī)理二、切屑的形狀及卷屑、斷屑機(jī)理 一般情況下，不希望得到帶狀切屑，只有在立式鏜床上鏜一般情況下，不希望得到帶狀切屑，只有在立式鏜床上鏜盲孔時(shí)，為了使切屑順利排除孔外，才要求形成

30、盲孔時(shí)，為了使切屑順利排除孔外，才要求形成帶狀切屑帶狀切屑或長螺卷屑或長螺卷屑； C C型屑不纏繞工件，也不易傷人，是一種比較好的屑形。型屑不纏繞工件，也不易傷人，是一種比較好的屑形。但其高頻碰撞和折斷會(huì)影響切削過程的平穩(wěn)性，對已加工但其高頻碰撞和折斷會(huì)影響切削過程的平穩(wěn)性，對已加工表面質(zhì)量有影響，精車時(shí)希望形成表面質(zhì)量有影響，精車時(shí)希望形成長螺卷屑長螺卷屑； 在重型機(jī)床上用大切深、大進(jìn)給量車削鋼件時(shí)，在重型機(jī)床上用大切深、大進(jìn)給量車削鋼件時(shí)，C C型屑易型屑易損壞切削刃和飛崩傷人，希望形成損壞切削刃和飛崩傷人，希望形成發(fā)條狀切屑發(fā)條狀切屑； 在自動(dòng)機(jī)或自動(dòng)線上，在自動(dòng)機(jī)或自動(dòng)線上，寶塔狀切屑

31、寶塔狀切屑是一種比較好的屑形；是一種比較好的屑形； 車削鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)，為避免切屑飛濺傷人或損車削鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)，為避免切屑飛濺傷人或損壞滑動(dòng)表面，應(yīng)設(shè)法使切屑連成壞滑動(dòng)表面，應(yīng)設(shè)法使切屑連成卷狀卷狀。卷屑機(jī)理卷屑機(jī)理 基本原理：基本原理：設(shè)法使切屑沿前刀面流出時(shí)，受到一個(gè)額外設(shè)法使切屑沿前刀面流出時(shí)，受到一個(gè)額外的作用力，在該力作用下，使切屑產(chǎn)生一個(gè)附加的變形的作用力，在該力作用下，使切屑產(chǎn)生一個(gè)附加的變形而彎曲而彎曲。 自然卷屑機(jī)理：自然卷屑機(jī)理：利用前刀面上形成的積屑瘤使切屑自然利用前刀面上形成的積屑瘤使切屑自然卷曲。卷曲。 卷屑槽與卷屑臺(tái)的卷屑機(jī)理卷屑槽與卷屑臺(tái)的卷屑機(jī)

32、理：強(qiáng)迫卷屑法，即在前刀面強(qiáng)迫卷屑法，即在前刀面上磨出適當(dāng)?shù)木硇疾刍虬惭b附加的卷屑臺(tái)，當(dāng)切屑流經(jīng)上磨出適當(dāng)?shù)木硇疾刍虬惭b附加的卷屑臺(tái)，當(dāng)切屑流經(jīng)前刀面時(shí)，與卷屑槽或卷屑臺(tái)相碰而使它卷曲。前刀面時(shí)，與卷屑槽或卷屑臺(tái)相碰而使它卷曲。 自然卷屑機(jī)理自然卷屑機(jī)理卷屑槽卷屑機(jī)理卷屑槽卷屑機(jī)理卷屑臺(tái)卷屑機(jī)理卷屑臺(tái)卷屑機(jī)理斷屑機(jī)理斷屑機(jī)理 使卷曲后的切屑與工件相碰，使切屑根部的拉應(yīng)力越來使卷曲后的切屑與工件相碰，使切屑根部的拉應(yīng)力越來越大，最終導(dǎo)致切屑完全折斷。越大，最終導(dǎo)致切屑完全折斷。 使卷曲后的切屑與厚刀面相碰，使切屑根部的拉應(yīng)力越使卷曲后的切屑與厚刀面相碰，使切屑根部的拉應(yīng)力越來越大，最終導(dǎo)致切屑完

33、全斷裂，形成來越大，最終導(dǎo)致切屑完全斷裂，形成C C型屑。型屑。發(fā)條狀切屑碰到工件上發(fā)條狀切屑碰到工件上 折斷的機(jī)理折斷的機(jī)理C C型屑撞在工件上型屑撞在工件上 折斷的機(jī)理折斷的機(jī)理切切屑屑碰碰到到后后刀刀面面上上折折斷斷的的機(jī)機(jī)理理三、切屑的控制三、切屑的控制采取以下措施對切屑實(shí)施控制。采取以下措施對切屑實(shí)施控制。1 1、采用斷屑槽：、采用斷屑槽：通過設(shè)置斷屑槽對流動(dòng)中的切屑施加一通過設(shè)置斷屑槽對流動(dòng)中的切屑施加一定的約束力，使切屑應(yīng)變增大，切屑卷曲半徑減小。定的約束力，使切屑應(yīng)變增大，切屑卷曲半徑減小。折線形折線形直線圓弧形直線圓弧形全圓弧形全圓弧形斷屑槽截面形狀斷屑槽截面形狀2 2、改變

34、刀具角度：、改變刀具角度： 增大刀具主偏角增大刀具主偏角 ，切削厚度變大，有，切削厚度變大，有利于斷屑。減小刀具前角利于斷屑。減小刀具前角 可使切屑變形加大，切屑易于折可使切屑變形加大，切屑易于折斷。刃傾角斷。刃傾角 可以控制切屑的流向，可以控制切屑的流向， 為正值時(shí)，切屑常卷為正值時(shí)，切屑常卷曲后碰到后刀面折斷形成曲后碰到后刀面折斷形成C C形屑或自然流出形成螺卷屑。形屑或自然流出形成螺卷屑。 為負(fù)為負(fù)值時(shí)，切屑常卷曲后碰到已加工表面折斷成值時(shí)，切屑常卷曲后碰到已加工表面折斷成C C形屑或形屑或6 6字形屑。字形屑。rsoss3 3、調(diào)整切削用量：、調(diào)整切削用量：提高進(jìn)給量提高進(jìn)給量 f f

35、使切削厚度增大，對斷屑有使切削厚度增大，對斷屑有利；但增大利；但增大 f f會(huì)增大加工表面粗糙度。適當(dāng)?shù)亟档颓邢魉俣仁箷?huì)增大加工表面粗糙度。適當(dāng)?shù)亟档颓邢魉俣仁骨邢髯冃卧龃螅灿欣跀嘈?，但這會(huì)降低材料切除效率。須切削變形增大，也有利于斷屑，但這會(huì)降低材料切除效率。須根據(jù)實(shí)際條件適當(dāng)選擇切削用量。根據(jù)實(shí)際條件適當(dāng)選擇切削用量。1、摩擦面的實(shí)際接觸面積摩擦面的實(shí)際接觸面積 峰點(diǎn)型接觸峰點(diǎn)型接觸 載荷較小載荷較小時(shí)，刀屑之間的接觸面只有少數(shù)峰點(diǎn)接觸。實(shí)時(shí)，刀屑之間的接觸面只有少數(shù)峰點(diǎn)接觸。實(shí)際接觸面積際接觸面積ArAr只是名義接觸面積只是名義接觸面積AaAa的一小部分。的一小部分。 2.32.3、

36、前刀面上的摩擦與積屑瘤、前刀面上的摩擦與積屑瘤一、前刀面上的摩擦一、前刀面上的摩擦 載荷增大載荷增大時(shí)，時(shí)，ArAr增大，峰點(diǎn)接觸數(shù)目增加，當(dāng)峰點(diǎn)的增大，峰點(diǎn)接觸數(shù)目增加，當(dāng)峰點(diǎn)的應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，發(fā)生塑性變形。應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，發(fā)生塑性變形。 ArArFn/Fn/s s 其中，其中，F(xiàn)nFn兩接觸面的法向載荷；兩接觸面的法向載荷； s s材料的壓縮屈服極限材料的壓縮屈服極限 緊密型接觸緊密型接觸 FnFn增大增大到一定程度時(shí)，實(shí)際接觸面積到一定程度時(shí)，實(shí)際接觸面積ArAr達(dá)到名義接觸面積達(dá)到名義接觸面積AaAa，此時(shí)摩擦面之間的接觸為緊密型接觸。，此時(shí)摩擦面之間的接觸為緊密型接觸。 2

37、2、峰點(diǎn)的冷焊和摩擦力、峰點(diǎn)的冷焊和摩擦力 冷焊：冷焊：在法向力和切向力的作用下，接觸峰點(diǎn)發(fā)生了強(qiáng)烈的塑性變在法向力和切向力的作用下，接觸峰點(diǎn)發(fā)生了強(qiáng)烈的塑性變形，破壞了峰點(diǎn)表面的氧化膜和吸附膜，使峰點(diǎn)發(fā)生了金屬對金形，破壞了峰點(diǎn)表面的氧化膜和吸附膜，使峰點(diǎn)發(fā)生了金屬對金屬的直接接觸，同時(shí)由于接觸峰點(diǎn)的溫度升高，從而使正在接觸屬的直接接觸，同時(shí)由于接觸峰點(diǎn)的溫度升高，從而使正在接觸的峰點(diǎn)發(fā)生了焊接。的峰點(diǎn)發(fā)生了焊接。 冷焊結(jié)：冷焊結(jié)：焊接的節(jié)點(diǎn)。焊接的節(jié)點(diǎn)。 為了維持原有實(shí)際接觸面積不變，滑動(dòng)摩擦過程就是不斷更換冷焊為了維持原有實(shí)際接觸面積不變，滑動(dòng)摩擦過程就是不斷更換冷焊結(jié)的過程。冷焊破壞時(shí)

38、的抗剪力結(jié)的過程。冷焊破壞時(shí)的抗剪力s sArAr和耕犁力和耕犁力P P均為摩擦力的組均為摩擦力的組成部分，故總摩擦力為成部分，故總摩擦力為 FF s sArAr P P 其中，其中，P P為較硬的凸峰在教軟一方的材料中劃過時(shí)受到的阻力，通為較硬的凸峰在教軟一方的材料中劃過時(shí)受到的阻力，通常忽略不計(jì)，此時(shí)常忽略不計(jì)，此時(shí) FF s sArAr 切屑與前刀面間的摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不切屑與前刀面間的摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不同。切屑與前刀面接觸部分劃分為兩個(gè)摩擦區(qū)域，如下同。切屑與前刀面接觸部分劃分為兩個(gè)摩擦區(qū)域，如下圖所示有圖所示有粘結(jié)區(qū)粘結(jié)區(qū)和和滑動(dòng)區(qū)滑動(dòng)區(qū)。經(jīng)測定切屑與前刀面間

39、摩擦。經(jīng)測定切屑與前刀面間摩擦區(qū)的內(nèi)應(yīng)力分布如圖所示。區(qū)的內(nèi)應(yīng)力分布如圖所示。3 3、摩擦系數(shù)、摩擦系數(shù) 正應(yīng)力正應(yīng)力分布分布 在接觸區(qū)內(nèi)正在接觸區(qū)內(nèi)正應(yīng)力應(yīng)力是變是變化的，離切削刃越遠(yuǎn)，化的，離切削刃越遠(yuǎn)，前刀面上正壓力越小，故正應(yīng)力前刀面上正壓力越小，故正應(yīng)力越小。近切削刃處正應(yīng)力越小。近切削刃處正應(yīng)力為最大為最大值值 剪應(yīng)力剪應(yīng)力的分布的分布 在粘結(jié)區(qū)內(nèi)在粘結(jié)區(qū)內(nèi)基本上是不變的，它等于較軟金基本上是不變的，它等于較軟金屬的剪切屈服極限屬的剪切屈服極限s；在滑動(dòng)區(qū)；在滑動(dòng)區(qū)剪應(yīng)力剪應(yīng)力是變化的，離切削刃越遠(yuǎn)，是變化的，離切削刃越遠(yuǎn)，越小。越小。峰點(diǎn)型接觸峰點(diǎn)型接觸服從古典摩擦法則。服從古典

40、摩擦法則。緊密型接觸緊密型接觸不服從古典摩擦法則。不服從古典摩擦法則。 由于由于(x(x) )隨隨x x變化，故在粘結(jié)接觸區(qū)切屑與前刀面的變化，故在粘結(jié)接觸區(qū)切屑與前刀面的摩擦系數(shù)是一個(gè)變值，離切削刃越遠(yuǎn)，摩擦系數(shù)越大，其平摩擦系數(shù)是一個(gè)變值，離切削刃越遠(yuǎn)，摩擦系數(shù)越大，其平均摩擦系數(shù)均摩擦系數(shù)11100( )( )fsDssAAnavDOAOAddFbFb 平均4 4、前刀面上的摩擦、前刀面上的摩擦 粘結(jié)接觸區(qū)上各點(diǎn)的摩擦系數(shù)粘結(jié)接觸區(qū)上各點(diǎn)的摩擦系數(shù)式中式中 F Ffifi、F Fnini分別指粘結(jié)區(qū)內(nèi)的摩擦力和正壓力；分別指粘結(jié)區(qū)內(nèi)的摩擦力和正壓力； avav粘結(jié)區(qū)內(nèi)平均正應(yīng)力。粘結(jié)區(qū)內(nèi)

41、平均正應(yīng)力。 1()s 滑動(dòng)接觸區(qū)上各點(diǎn)的摩擦系數(shù)滑動(dòng)接觸區(qū)上各點(diǎn)的摩擦系數(shù) 服從古典摩擦法則。服從古典摩擦法則。 一般切削條件下，緊密性摩擦占總摩擦力的一般切削條件下，緊密性摩擦占總摩擦力的8585，在，在切削過程中起主要作用，即前刀面上的摩擦切削過程中起主要作用，即前刀面上的摩擦不服從不服從古古典摩擦法則。典摩擦法則。s/S=常數(shù)常數(shù)古典摩擦定律（阿蒙頓庫侖定律）古典摩擦定律（阿蒙頓庫侖定律）1.1.摩擦力和載荷成正比，即摩擦力和載荷成正比，即 F FfNfN；2.2.摩擦系數(shù)與（名義）接觸面積無關(guān)；摩擦系數(shù)與（名義）接觸面積無關(guān)；3.3.靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)；靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)

42、；4.4.摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度無關(guān)。摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度無關(guān)。修正后：修正后：1.1.摩擦力與名義接觸面積無關(guān)，而與真實(shí)接觸面積有關(guān)，當(dāng)其真實(shí)接摩擦力與名義接觸面積無關(guān)，而與真實(shí)接觸面積有關(guān)，當(dāng)其真實(shí)接觸面積接近名義接觸面積，即法向壓力很高時(shí)，摩擦力與法向壓力觸面積接近名義接觸面積，即法向壓力很高時(shí)，摩擦力與法向壓力成非線性關(guān)系，摩擦力增加很快；成非線性關(guān)系，摩擦力增加很快；2.2.有一定屈服極限的材料（金屬），其摩擦力才與（名義）接觸面積有一定屈服極限的材料（金屬），其摩擦力才與（名義）接觸面積無關(guān)，粘彈性材料的摩擦力與（名義）接觸面積有關(guān)；無關(guān)，粘彈性材料的摩擦力與（名義）接觸面積有關(guān)；3.3

43、.粘彈性材料的靜摩擦系數(shù)不大于動(dòng)摩擦系數(shù)。粘彈性材料的靜摩擦系數(shù)不大于動(dòng)摩擦系數(shù)。4.4.精確測量表明，摩擦力與滑動(dòng)速度有關(guān)，一般，速度對金屬摩擦力精確測量表明，摩擦力與滑動(dòng)速度有關(guān)，一般，速度對金屬摩擦力的影響不像對粘彈性顯著的彈性體的摩擦力那樣明顯，的影響不像對粘彈性顯著的彈性體的摩擦力那樣明顯，f fF/NF/Nk k,k,k=2/3=2/31 1。 二、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響二、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響 1 1積屑瘤現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件積屑瘤現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件 在金屬切削過程中，常常有一些從切屑和工件上來在金屬切削過程中，常常有一些從切屑和工件上來的金屬冷焊并層積在前刀面上

44、，形成一個(gè)非常堅(jiān)硬的金的金屬冷焊并層積在前刀面上，形成一個(gè)非常堅(jiān)硬的金屬堆積物，其硬度是工件材料硬度的屬堆積物，其硬度是工件材料硬度的2 23.53.5倍，能代替倍，能代替刀刃進(jìn)行切削，并且以一定頻率生長和脫落。這種堆積刀刃進(jìn)行切削，并且以一定頻率生長和脫落。這種堆積物成為物成為積屑瘤積屑瘤。 當(dāng)切削鋼、球墨鑄鐵、鋁合金等塑性材料時(shí)，當(dāng)切削鋼、球墨鑄鐵、鋁合金等塑性材料時(shí)，在切在切削速度不高，又能形成帶狀切屑削速度不高，又能形成帶狀切屑的情況下生成積屑瘤。的情況下生成積屑瘤。 如圖所示，積屑瘤是堆積在前刀面上近切削刃處的一個(gè)楔塊，如圖所示，積屑瘤是堆積在前刀面上近切削刃處的一個(gè)楔塊，圖為積屑瘤

45、替代切削刃參加切削情況。圖為積屑瘤替代切削刃參加切削情況。 當(dāng)積屑瘤的頂部具有大的刃口圓弧半徑時(shí)當(dāng)積屑瘤的頂部具有大的刃口圓弧半徑時(shí)( (圖中圖中R0R0134mm)134mm)，會(huì)產(chǎn)生較大的擠壓作用。會(huì)產(chǎn)生較大的擠壓作用。 此外，由于積屑瘤頂部凹凸不平和脫落后粘附在已加工表面此外，由于積屑瘤頂部凹凸不平和脫落后粘附在已加工表面上，促使加工表面粗糙度增加。所以在精加工時(shí)應(yīng)盡量避免或上，促使加工表面粗糙度增加。所以在精加工時(shí)應(yīng)盡量避免或抑制積屑瘤的產(chǎn)生。抑制積屑瘤的產(chǎn)生。 形成積屑瘤的條件主要決定于形成積屑瘤的條件主要決定于切削溫度切削溫度； 積屑瘤的產(chǎn)生及其成長與積屑瘤的產(chǎn)生及其成長與工件材料

46、的性質(zhì)、切削區(qū)的溫度分工件材料的性質(zhì)、切削區(qū)的溫度分布布和和壓力分布等壓力分布等有關(guān)。有關(guān)。 塑性材料的塑性材料的加工硬化加工硬化傾向越強(qiáng)，越易產(chǎn)生積屑瘤；傾向越強(qiáng)，越易產(chǎn)生積屑瘤；n 加工硬化：加工硬化：在已加工表面的形成過程中，表層金屬經(jīng)受了復(fù)在已加工表面的形成過程中，表層金屬經(jīng)受了復(fù)雜的塑性變形，使金屬的晶格發(fā)生扭曲，晶粒拉長，破碎，阻雜的塑性變形，使金屬的晶格發(fā)生扭曲，晶粒拉長，破碎，阻礙了金屬進(jìn)一步的變形而使金屬強(qiáng)化，硬度顯著提高。礙了金屬進(jìn)一步的變形而使金屬強(qiáng)化，硬度顯著提高。 在背吃刀量和進(jìn)給量在背吃刀量和進(jìn)給量f f保持一定時(shí)，積屑瘤高度保持一定時(shí)，積屑瘤高度H Hb b與與切

47、削速切削速度度有密切關(guān)系。有密切關(guān)系。 2 2積屑瘤的形成及其影響積屑瘤的形成及其影響 區(qū)：切削速度很低，形成粒狀或節(jié)狀切屑，沒有積屑瘤區(qū)：切削速度很低，形成粒狀或節(jié)狀切屑，沒有積屑瘤生成；生成； 區(qū)：形成帶狀切屑，冷焊條件逐漸形成，隨著切削速度區(qū)：形成帶狀切屑，冷焊條件逐漸形成，隨著切削速度的提高積屑瘤高度也增加；的提高積屑瘤高度也增加； 區(qū)：積屑瘤高度隨切削速度的提高而減小，當(dāng)達(dá)到區(qū)：積屑瘤高度隨切削速度的提高而減小，當(dāng)達(dá)到區(qū)區(qū)右邊界時(shí)，積屑瘤消失；右邊界時(shí)，積屑瘤消失； 區(qū)：切削速度進(jìn)一步提高，由于切削溫度較高而冷焊消區(qū)：切削速度進(jìn)一步提高，由于切削溫度較高而冷焊消失，此時(shí)積屑瘤不再存在

48、，但切屑的滯留傾向依然存在。失，此時(shí)積屑瘤不再存在，但切屑的滯留傾向依然存在。 合理控制切削條件，調(diào)節(jié)切削參數(shù)，盡量不形成合理控制切削條件，調(diào)節(jié)切削參數(shù)，盡量不形成中中溫溫區(qū)域，就能較有效地抑制或避免積屑瘤的產(chǎn)生。區(qū)域，就能較有效地抑制或避免積屑瘤的產(chǎn)生。 以切削中碳鋼為例，低速以切削中碳鋼為例，低速( (v vc3mc3mminmin左右左右) )切削時(shí)，切削時(shí)，產(chǎn)生的切削溫度很低；較高速產(chǎn)生的切削溫度很低；較高速( (v vc c60m60mmin)min)切削時(shí)，產(chǎn)生切削時(shí)，產(chǎn)生的切削溫度較高，這兩種情況的摩擦系數(shù)均較小，故不易的切削溫度較高，這兩種情況的摩擦系數(shù)均較小，故不易形成積屑瘤

49、。在中速形成積屑瘤。在中速( (v vc20mc20mmin)min)，積屑瘤的高度達(dá)到，積屑瘤的高度達(dá)到最大值。最大值。 3積屑瘤對切削過程的影響積屑瘤對切削過程的影響 （1 1）使刀具前角變大）使刀具前角變大 積屑瘤有積屑瘤有3030。左右的前角，減小了切屑變形，降低了左右的前角，減小了切屑變形，降低了切削力，切削更容易進(jìn)行。切削力，切削更容易進(jìn)行。 （2 2）使切削厚度變化）使切削厚度變化 積屑瘤的前端伸出切削刃之外，使得切削厚度增加，積屑瘤的前端伸出切削刃之外，使得切削厚度增加，影響工件的加工精度。影響工件的加工精度。 （3 3）使加工表面粗糙度增加）使加工表面粗糙度增加（4 4）對刀

50、具壽命的影響）對刀具壽命的影響 積屑瘤的頻繁脫落使得積屑瘤碎片反復(fù)擠壓前積屑瘤的頻繁脫落使得積屑瘤碎片反復(fù)擠壓前刀面和后刀面，加速了刀具磨損。刀面和后刀面，加速了刀具磨損。（5 5）保護(hù)刀具）保護(hù)刀具 積屑瘤包圍著刀刃和刀面，如果積屑瘤生長穩(wěn)積屑瘤包圍著刀刃和刀面，如果積屑瘤生長穩(wěn)定，則可代替刀刃和前刀面進(jìn)行切削，保護(hù)了刀定，則可代替刀刃和前刀面進(jìn)行切削，保護(hù)了刀刃和刀面，延長了刀具使用壽命。刃和刀面，延長了刀具使用壽命。 積屑瘤對切削過程的影響有積極的一面，也有消極的一面。積屑瘤對切削過程的影響有積極的一面，也有消極的一面。精加工時(shí)必須防止積屑瘤的產(chǎn)生，可采取的控制措施有：精加工時(shí)必須防止積

51、屑瘤的產(chǎn)生，可采取的控制措施有： （2）使用潤滑性能好的切削液，使用潤滑性能好的切削液，目的在于減小切屑底層目的在于減小切屑底層材料與刀具前刀面間的摩擦。材料與刀具前刀面間的摩擦。 （1）正確選用切削速度，正確選用切削速度，使切削速度避開產(chǎn)生積屑瘤的使切削速度避開產(chǎn)生積屑瘤的區(qū)域。區(qū)域。 （3）增大刀具前角，增大刀具前角，減小刀具前刀面與切屑之間的壓力減小刀具前刀面與切屑之間的壓力。 （4）適當(dāng)提高工件材料硬度，適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。減小加工硬化傾向。2.4、影響切削變形的因素、影響切削變形的因素 從相對滑移從相對滑移、變形系數(shù)、變形系數(shù)h h計(jì)算式中可知，切屑計(jì)算式中可知，

52、切屑變形的程度主要決定于剪切角變形的程度主要決定于剪切角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)的大小。的大小。改變加工條件，促使改變加工條件，促使增大、增大、減小，就能減小切屑減小，就能減小切屑變形。變形。 1 1工件材料工件材料不同不同0 0切削不同材料時(shí)的變形系數(shù)切削不同材料時(shí)的變形系數(shù) 工存材料的機(jī)械性能不同，切削變形也不同。工存材料的機(jī)械性能不同，切削變形也不同。 材料的強(qiáng)度、硬度提高，正壓力材料的強(qiáng)度、硬度提高，正壓力F Fn n增大，平均正應(yīng)力增大，平均正應(yīng)力avav增大；增大； 但同時(shí)切屑和前刀面的接觸長度越短，導(dǎo)致切屑和刀面的但同時(shí)切屑和前刀面的接觸長度越短，導(dǎo)致切屑和刀面的接觸面積減小；接觸面

53、積減?。?由由 可知，可知，摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)下降，剪切角下降，剪切角增大，切屑增大，切屑變形減小。變形減小。 所以，切削強(qiáng)度、硬度高的材料，不易產(chǎn)生變形，需達(dá)到所以，切削強(qiáng)度、硬度高的材料，不易產(chǎn)生變形，需達(dá)到一定變形量，應(yīng)施較大作用力和消耗較多的功率。而切削塑一定變形量，應(yīng)施較大作用力和消耗較多的功率。而切削塑性較高的材料，則變形較大。性較高的材料，則變形較大。sanAF 2 2刀具前角刀具前角00 增大刀具前角增大刀具前角o o，由，由 知，知， 剪切角剪切角將將隨之增大，變形系數(shù)隨之增大，變形系數(shù)h h將隨之減?。粚㈦S之減?。?但但o o增大后，前刀面傾斜程度加大，切屑作用在前刀面增大后

54、，前刀面傾斜程度加大，切屑作用在前刀面上的平均正應(yīng)力上的平均正應(yīng)力avav減小，使摩擦角減小，使摩擦角和摩擦系數(shù)和摩擦系數(shù)增大而增大而導(dǎo)致導(dǎo)致減小。減小。 由于后一方面影響較小由于后一方面影響較小,h,h還是隨的還是隨的o o增加而減小。增加而減小。cossincos()oo 3 3切削速度切削速度VcVc（以中碳鋼為例）（以中碳鋼為例） vc 超過40m/min繼續(xù)增高，由于切削溫度逐漸升高，致使摩擦系數(shù)下降，故變形系數(shù)h減小。vc在320m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤高度隨著增加，刀具實(shí)際前角增大，使剪切角增大，故變形系數(shù)h減小vc20m/min時(shí)， h值最小vc在20 40m/min范圍內(nèi)

55、提高，積屑瘤逐漸消失，刀具實(shí)際前角減小，使減小， h增大。 在無積屑瘤產(chǎn)生的切削速度范圍內(nèi)，切削速在無積屑瘤產(chǎn)生的切削速度范圍內(nèi)，切削速 VcVc 越大，變越大，變形系數(shù)形系數(shù)h h越小。越小。 主要是因?yàn)樗苄宰冃蔚膫鞑ニ俣容^彈性變形慢，切削速度主要是因?yàn)樗苄宰冃蔚膫鞑ニ俣容^彈性變形慢，切削速度VcVc越高，切削變形越不充分，導(dǎo)致變形系數(shù)越高，切削變形越不充分，導(dǎo)致變形系數(shù)hh降。降。 此外，提高切削速度此外，提高切削速度VcVc, ,還會(huì)使切削溫度增高，切屑底層材還會(huì)使切削溫度增高，切屑底層材料的剪切屈服強(qiáng)度料的剪切屈服強(qiáng)度ss因溫度的增高而略有下降，導(dǎo)致前刀面因溫度的增高而略有下降，導(dǎo)致前

56、刀面摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)減小，使變形系數(shù)下降。減小，使變形系數(shù)下降。 切削速度切削速度VcVc是通過積屑瘤使剪切角是通過積屑瘤使剪切角改變和通過切削溫度改變和通過切削溫度使摩擦系數(shù)使摩擦系數(shù)變化而影響切削變形的。變化而影響切削變形的。 Dh 4 4切削層公稱厚度切削層公稱厚度h hD D F Fn n h h 在無積屑瘤的切在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，削速度范圍內(nèi)，切削層公稱厚度切削層公稱厚度h hD D越大，變形系越大，變形系數(shù)數(shù)h h越小。越小。5 5、進(jìn)給量、進(jìn)給量 分析進(jìn)給量對變形系數(shù)的影響規(guī)律？分析進(jìn)給量對變形系數(shù)的影響規(guī)律？ 刀具切削工件使金屬層變形的過程就是刀具和工件之間力的相刀具切

57、削工件使金屬層變形的過程就是刀具和工件之間力的相互作用過程?；プ饔眠^程。 切削力直接影響切削熱的產(chǎn)生，并進(jìn)一步影響刀具磨損、刀具切削力直接影響切削熱的產(chǎn)生，并進(jìn)一步影響刀具磨損、刀具使用壽命、加工精度和已加工表面質(zhì)量；使用壽命、加工精度和已加工表面質(zhì)量； 切削力又是計(jì)算切削功率、制定切削用量，設(shè)計(jì)機(jī)床、刀具、切削力又是計(jì)算切削功率、制定切削用量，設(shè)計(jì)機(jī)床、刀具、夾具的重要參數(shù)。夾具的重要參數(shù)。2.5、切削力、切削力切削過程中作用在刀具與工件上的力稱為切削過程中作用在刀具與工件上的力稱為切削力切削力。 l l、克服切削層材、克服切削層材料和工件表面層材料對料和工件表面層材料對彈性變形、塑性變形的

58、彈性變形、塑性變形的抗力?？沽Α?2 2、克服刀具與切、克服刀具與切屑、刀具與工件表面間屑、刀具與工件表面間摩擦阻力所需的力。摩擦阻力所需的力。 一、切削力的來源一、切削力的來源 切削時(shí)作用在刀具上的力，由下列兩個(gè)方面組成切削時(shí)作用在刀具上的力，由下列兩個(gè)方面組成變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力；變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力；切屑、工件與刀具間的摩擦力。切屑、工件與刀具間的摩擦力。 二、切削合力及分解二、切削合力及分解 為了便于分析切削力的作用和測量、計(jì)算切削力的大小為了便于分析切削力的作用和測量、計(jì)算切削力的大小, ,通通常將合力常將合力FrFr在按主運(yùn)動(dòng)速度方向、切深方

59、向、進(jìn)給方向作的空在按主運(yùn)動(dòng)速度方向、切深方向、進(jìn)給方向作的空間直角坐標(biāo)軸間直角坐標(biāo)軸z z、y y、x x上分解成三個(gè)分力。上分解成三個(gè)分力。 進(jìn)給抗力進(jìn)給抗力F Fx x：進(jìn)給方向的分力：進(jìn)給方向的分力 切深抗力切深抗力F Fy y：切深方向的分力：切深方向的分力 主切削力主切削力F Fz z: :主運(yùn)動(dòng)切削速度方向的分力主運(yùn)動(dòng)切削速度方向的分力 在銑削平面時(shí)，上述分力亦稱為：在銑削平面時(shí)，上述分力亦稱為：F Fz z切向切向力、力、F Fy y徑向力、徑向力、F Fx x軸向力。軸向力。 由圖可知，合力與各分力間關(guān)系為：由圖可知，合力與各分力間關(guān)系為： 其中，其中，F(xiàn) Fy yF Fxy

60、.cosxy.cosk kr r；F Fx x= =F Fxy.sinxy.sink kr r 式中式中, ,F Fxyxy合力在合力在FrFr基面上的分力。基面上的分力。一般情況下，一般情況下，F(xiàn) Fc c最大，最大，F(xiàn) Fp p和和F Ff f小一些小一些 F Fp p（0.150.150.70.7）F Fc c，F(xiàn) Ff f（0.10.10.60.6）F Fc cFcFc是計(jì)算切削功率和設(shè)計(jì)機(jī)床的主要依據(jù)；是計(jì)算切削功率和設(shè)計(jì)機(jī)床的主要依據(jù)； FpFp影響加工精度和已加工表面質(zhì)量；影響加工精度和已加工表面質(zhì)量； FfFf在設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)或校核其強(qiáng)度時(shí)用。在設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)或校核其強(qiáng)度時(shí)用。CE