【正文】 材料經(jīng)硬化后提高了屈服強度，并在已加工表面上出現(xiàn)顯微裂紋和殘余應力，降低了表面質(zhì)量和材料的疲勞強度，并給下道工序帶來加工困難，增大刀具的磨損，從而使刀具壽命下降。 （ 4） 提高刀具刃磨質(zhì)量、合理選用切削液，可以減輕摩擦，降低切削溫度和減少黏結，能夠抑制積屑瘤的產(chǎn)生或降低積屑瘤的高度。 （ 4）增加已加工表面粗糙度 首先， 由于積屑瘤高度非周期性的變化，使得切削厚度也無規(guī)則變化，工件已加工表面會出現(xiàn)高低不平； 其次， 脫落掉的積屑瘤碎片黏附在已加工表面上惡化表面粗糙度； 另外， 積屑瘤高度的不斷變化造成刀具切削刃高度的不斷變化會引起振動，導致在工件已加工表面上刻劃出溝紋，嚴重影響以加工表面粗糙度。積屑瘤增 大了刀具的實際工作前角，使刀具變得鋒利，減小切削變形，降低了切削力。 a） b） c） 圖 積屑瘤 a）內(nèi)摩擦應力分布； b）積屑瘤外形 ； c）積屑瘤外形尺寸 加工條件：工件材料 45鋼、刀具材料 W18Cr4V、 =5176。 hA 在塑性金屬切削過程中，因切屑底層與刀具前面間擠壓摩擦嚴重，使切屑底層金屬的流動速度低于上層的流動速度而形成滯流層。 這是切屑流出時受到刀具前面摩擦作用的結果。這種切屑的形狀很不規(guī)則，加工出的工件表面也凹凸不平。 特點： 切削中切應變較大，切削力有波動和和振動，已加工表面粗糙度較大。 產(chǎn)生條件： 切削塑性材料（如軟鋼、鋁等）時，如果切削速度較高、切削厚度較薄、刀具前角較大，容易形成內(nèi)表面光滑、外表面呈毛茸狀的帶狀切屑。 三個變形區(qū)的變形相互牽連，切削變形是一個整體，且整個變形過程是在極短的時間內(nèi)完成的。它是指刀 — 屑接觸區(qū)，即與前面接觸的切屑底層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)域（ Ⅱ ），切屑沿刀具前面流出時進一步受到刀具前面的擠壓和摩擦，切屑卷曲，靠近前面處晶粒纖維化，其方向基本上和刀具前面平行。由始滑移面 OA與終滑移面 OM所圍成的區(qū)域（ Ⅰ ）稱為第一變形區(qū)，也稱剪切滑移區(qū)。掌握這些基本規(guī)律，對合理使用與設計刀具、夾具、機床，保證加工質(zhì)量、降低加工成本、提高生產(chǎn)效率以及促進切削加工技術的進步都將具有非常重要的意義。通過對本章的學習，讓學生了解產(chǎn)生這些現(xiàn)象的基本規(guī)律，能夠通過調(diào)整某些影響因素來控制切削過程，從而達到實現(xiàn)工件切削加工要求之目的。 金屬切削加工過程 是指通過切削運動，刀具從工件的表面上切下多余的金屬層，形成切屑和合格的已加工表面的過程。 研究切削變形與切屑的形成非常復雜，下面以正交（直角）自由切削為研究模型進行簡要說明。這是主要變形區(qū)（產(chǎn)生塑性變形形成切屑）。 （ 3）第三變形區(qū) 。 a) b) 圖 切削變形狀態(tài) a) 正交平面中的受力情況 b) 金相照片 切削層在刀具擠壓和摩擦的作用，產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，當切削層的承受的切應力達到材料的屈服強度極限時，便產(chǎn)生剪切滑移，切削層經(jīng)過第一變形區(qū)形后即沿著刀具前面流出，便形成了切屑。 優(yōu)點： 切削過程較平穩(wěn)，切削力波動較小，已加工表面粗糙度較小。對硬質(zhì)合金刀具易產(chǎn)生崩刃。工件材料越脆、切削厚度越大、刀具前角越小，就越容易產(chǎn)生這種切屑。切削變形系數(shù)就是切屑厚度 hch與切削層厚度 hD的比值，或者是切削層長 Lc度和切屑長度 Lch的比值。當滯流層金屬與刀具前面之間的摩擦力超過切屑內(nèi)部的結合力時，滯流層的一部分金屬就會黏結在切削刃附近（亦稱冷焊），不斷沉積便形成小硬塊稱為 積屑瘤 。、 =20m/min、 =?? cvf （ 1）保護刀具 。 （ 3）增大切削厚度 。 （ 1） 增大刀具前角，使切削輕快，可減少積屑瘤的產(chǎn)生。 （ 5） 合理調(diào)節(jié)各切削參數(shù)間的關系，防止形成中溫區(qū)。一般材料的塑性越大，金屬晶格滑移越容易，以及滑移面越多，硬化程度越嚴重。 （ 4） 適當減小進給量。 —— 刀具前角增大，楔角減小，切削刃鈍圓弧半徑減小，切削刃鋒利，切屑流出時阻力減小，使摩擦系數(shù) μ減小，故變形系數(shù) 減小，切削變形減小。當達到中等切速時，積屑瘤高度達最大值， 變?yōu)樽钚　? 切削力 切削力是 工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力。 、合力及其分力 在刀具作用下，被切削層金屬、切屑和工件已加工表面金屬都在發(fā)生彈性變形和塑性變形，因而產(chǎn)生變形抗力。 切削力來源于兩個方面：① 切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性變形和塑性變形所產(chǎn)生的抗力； ②刀具與切屑及工件表面間的摩擦阻力。 合力 F、推力與各分力之間關系： ； （ ） 式（ ）表明，當 當 時， 、 ，各分力的大小對切削過程產(chǎn)生明顯不同的作用。 時，、 ???? ?? 01545 ??? srk ）（）（ ~:~:1:: ?fpc FFFcFcFcFcc （徑向力或切深抗力） 背向力 是作用在吃刀方向上的切削分力，處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。軸向力 作用在機床進給機構上，它是計算進給機構薄弱環(huán)節(jié)零件的強度和檢驗進給機構強度的主要依據(jù)。 主運動消耗的切削功率（單位為 kw）應為： cP cP 6010 3??? cccvFP式中： —— 切削力，單位為 N； —— 主運動的切削速度，單位為 m/min。 切削力的指數(shù)公式為： ccFcFcFC FncyxpFc KvfaCF ? pFcpFpFp FncyxpFp Kf?ffFfFfFf FncyxpFf KvfaCF ?（ ） 式（ ）中的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)值可查相關的金屬切削手冊。 ［單位為 kW/（ ）］計算式為： cpcp smm ?3310100 0????cpcpccc vfavfakQpp 影響切削力的因素 切削過程中，影響切削力的因素很多，最主要的因素有切削用量、工件材料和刀具幾何參數(shù)等三個方面。 pa 切削速度對切削力的影響不大，加工塑性金屬時，切削速度主要是由于積屑瘤影響實際工作前角和摩擦系數(shù)的變化而影響切削力。通常工件材料的強度和硬度越高，所產(chǎn)生的切削力也越大。尤其是加工材料的韌性、延伸率越高，增大前角使切削力下降更為顯著。切削時澆注合適的切削液，能使刀具、工件與切屑接觸面間摩擦減小，因而能顯著地減小切削力。切削熱使得工件和機床產(chǎn)生熱變形，降低零件的加工精度和表面質(zhì)量，還對刀具磨損產(chǎn)生決定性的影響。熱量傳散的比例與切削速度有關，切削速度增加時，由摩擦而生成的熱量增多，但切屑帶走熱量的比例也增加，傳給刀具熱量的比例相對減少，傳給工件熱量的比例更少。 Q （ 1） 刀 — 屑接觸面摩擦大，熱量不易傳散，故產(chǎn)生的溫度值最高。在后面上離切削刃約 。 C?700C?900 （ 6） 材料導熱系數(shù)越低，刀具前、后面上的溫度越高。主偏角減小，使切削變形和摩擦增加，產(chǎn)生的切削熱增加，但減小后，因刀頭體積增大，切削寬度增大，故散熱條件改善。 合理使用切削液對降低切削溫度、減小刀具磨損、提高已加工表面質(zhì)量效果明顯。刀具過早磨損將影響切削過程和生產(chǎn)效率。 加工表面與刀具后面間存在強烈摩擦，在后面上切削刃附近被磨出一段后角為零的小棱面。 在切削塑性材料、切削厚度與前兩者比較屬居中時，常出現(xiàn)前后面同時磨損的形式，常在主切削刃靠近工件外皮處及副切削刃靠近刀尖處磨出深溝。 1）塑性變形。 3）剝落。 造成刀具破損的原因： ① 刀具材料選擇不合理； ② 刀具結構、制造工藝不合理； ③ 刀具幾何參數(shù)不合理； ④ 切削用量選擇不當； ⑤ 刀具刃磨或使用操作不當。 2）正常磨損階段（ Ⅱ ）。 當?shù)毒吣p達到一定限度后，已加工表面粗糙度變差，刀具切削性能下降，切削溫度升高，磨損量 VB急劇增大，有時會產(chǎn)生振動、噪聲等。 加工條件不同，磨鈍標準應不同。 在工件材料中含有氧化物、碳化物和氮化物等硬質(zhì)點，在鑄、鍛工件表面上存在著硬夾雜物和在切屑、加工表面上粘附著硬的積屑瘤殘片，這些硬質(zhì)點（磨粒）對刀具表面產(chǎn)