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第三节 切削过程及控制 在金属切削过程(cutting process)中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。 挤裂(节状)切屑 外形特征：刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。形成条件：采用较低的切削速度和较大的进给量，刀具前角较小,粗加工中等硬度的钢材料 特点：切削力波动较大，工件表面较粗糙 崩碎切屑：在切削铸铁和黄铜等脆性材料时，切削层金属发生弹性变形以后，一般不经 过塑性变形就突然崩落，形成不规则的碎块状屑片，即为崩碎切屑。 当刀具前角小、进给量大时易产生这种切屑， 产生崩碎切屑时，切削热和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近，刀具易崩刃、刀尖易磨损，并容易产生振动，影响表面质量。 3. 切削液的选用 按工件材料选用 加工钢等塑性材料时，需要切削液；加工铸铁等脆性材料时，不用切削液。 按刀具材料选用 高速钢刀具耐热性差，粗加工时应选用以冷却作用为主的切削液，以降低切削温度；在精加工时应使用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，以提高加工表面质量。硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削液； 按加工方法选用 对半封闭、封闭加工，选用极压乳化液或极压切削油，以对切削区进行冷却、润滑和对切屑冲洗。磨削加工时，由于磨削区温度很高，磨屑会破坏已磨削表面质量,要求切削液具有良好的冷却、清洗、排屑和防锈性能，一般选用乳化液。 四、 刀具磨损和耐用度 （一）、刀具磨损的形态 * 研究、掌握并能灵活应用金属切削基本理论, 对有效控制切削过程、保证加工精度和表面质量，提高切削效率、降低生产成本，合理改进、设计刀具几何参数，减轻工人的劳动强度等有重要的指导意义。 一、 切屑的形成过程及切屑类型 1、切屑的形成过程 1）切削变形的力学本质 切削金属形成切屑的过程是一个类似于金属材料受挤压作用，产生塑性变形进而产生剪切滑移的变形过程 。 实验表明，切屑(chips)的形成过程是被切削层金属受到刀具前面的挤压作用，迫使其产生弹性变形，当剪切应力达到金属材料屈服强度时，产生塑性变形。随着刀具前刀面相对工件的继续推挤，与切削刃接触的材料发生断裂而使切削层材料变为切屑。 切屑的变形和形成过程实际上经历了弹性变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段。 切屑厚度hch与切削层的厚度hD之比称为厚度变形系数，用ξh 表示，ξh = ach/ac ； 而切削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数，用ξl表示，ξl=lc/lch 。 变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。 2）. 变形系数ξ 带状切屑 外形特征：它的内表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。 形成条件：用大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给量 切削塑性材料 优 点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙 度较小。 缺 点：切屑连续不断，不太安全或可能擦伤已加工表面，因此要采取断屑措施。 2、切屑的类型 2、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 在一定速度范围下，切削塑性金属材料形成带状切屑时, 常在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘结一些工件材料, 形成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤(the built-up edge) ，或称刀瘤。 1）什么是积屑瘤 当切屑沿刀具的前刀面流出时，在一定的温度与压力作用下，与前刀面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力，致使这一层金属的流出速度减慢，形成一层很薄的“滞流层”。当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时，就会有一部分金属粘结或冷焊在切削刃附近，形成积屑瘤。 2）积屑瘤的形成原因 3）积屑瘤对起削过程的影响 积屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。 使实际前角增大，切削轻快。 因此，粗加工时可利用积屑瘤。 积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且在不断地产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化，影响尺寸精度。 此外，还会导致切削力的变化，引起振动， 并会有一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上，增大表面粗糙度和导致刀具磨损。 在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生。 采用低速或高速切削，由于切削速度是通过切削温度影响积屑瘤的，以切削45钢为例，在低速vc＜3m/min和较高速度vc≥60m/min范围内，摩擦系数都较小，故不易形成积屑瘤； 采用高润滑性的切削液，使摩擦和粘结减少； 适当减少进给量、增大刀具前角