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5-4 金属切削过程 5 金属切削加工 5-4 金属切削过程 5-4 金属切削过程 切屑的形成过程及其种类 积屑瘤的形成及其影响因素 切削力 切削热及切削温度 5-4-1 切屑的形成过程及其种类 切削的形成过程 经历四个变形阶段：弹性变形、塑性变形、挤裂和切离，最后形成切屑； 切削收缩：经塑性变形切削下来的切屑变得更厚、更短的现象；称为切屑收缩；其程度用变形系数（或收缩系数）表示，即: 一般情况下，ξ１ ξ愈大，切削力越大，切削温度愈高，表面愈粗糙。因此，可以增大前角γ0 ，降低材料的塑性来使变形减小。 切屑的种类 节状切屑（挤裂切屑） 切削速度较低，进给量较大，中等塑性材料易形成节状切屑，因周期性挤成节状，易引起振动及表面粗糙； 带状切屑 切削速度较高，刀具前角较大，进给量较小，工件材料塑性较大时容易形成带状切屑，已加工表面光洁整齐；但应有段屑措施，防止缠绕； 崩碎切屑（粒状切屑） 切削脆性材料时不发生明显的塑性变形就突然断裂，容易形成崩碎切屑，刀尖易磨损，易引起振动使已加工表面粗糙。 5-4-2 积屑瘤的形成及影响因素 滞留层的形成； 在切速不高而又能形成连续切屑的情况下，加工塑性钢料时，常在前刀面切削刃处粘着一块呈三角状的硬块，称作积屑瘤。 塑性材料的加工硬化倾向越明显，越容易产生积屑瘤；刃前区的温度、压力越高越容易产生积屑瘤；但是刃前区的温度压力过高的话又会对金属产生弱化作用，使积屑瘤不容易生成。 积屑瘤对切削加工的影响 优点： 实际前角增大，使切削力减小，切削轻快，对切削过程起积极作用； 影响刀具耐用度，稳定积屑瘤可减少刀具磨损，提高刀具耐用度； 缺点： 使切削深度增加Δac，积屑瘤的产生、成长、脱落是周期性的动态过程，因此Δac是一变量，会引起工艺系统的振动； 增大加工表面粗糙度，积屑瘤不稳定，容易粘附切屑底层而剥落，一部分则留在加工表面上，影响表面粗糙度。 结论：粗加工应保留，精加工尽量避免。 积屑瘤的控制 影响积屑瘤的因素： 金属材料的塑性 材料的塑性越大，越容易形成积屑瘤；反之则难； 切削速度 中速易，低高速难； 冷却润滑条件及其它 前角大，f小，使用冷却液则不易产生积屑瘤。 5-4-3 切削力 切削力的来源 切削力的分解与合成 切削力的估算 切削功率 切削力的来源 切削力主要来自于切屑的变形及其与刀具之间的摩擦 克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗力； 克服切屑对刀具前刀面的摩擦力，和刀具后刀面对加工表面与已加工表面之间的摩擦力。 切削力的分解与合成 主切削力Fc（切向力）： 总切削力F在切削速度方向的分力； 轴向力Ff （进给抗力、走刀抗力）， 总切削力F在进给方向的分力； 径向力Fp（切深抗力、吃刀抗力） 总切削力F在切削深度方向（进刀方向）的分力； 总切削力为三个分力的合力: 即： F2 ＝ Fc2 + Ff2 + Fp2 切削力的估算 影响主切削力的因素： 工件材料 切削用量 刀具角度 切削液 刀具材料 计算切削力的经验公式 假定切削力是关于切削深度和进给量的函数，则其经验公式表述如下： Fc=CFc apXFc fYFc KFc Ff=CFf apXFf fYFf KFf Fp=CFp apXFp fYFp KFp 其中C为切削条件相关系数，X、Y为切削用量指数，K为修正系数 更简单的经验公式： Fc= kc AD = kc bD hD= kc ap f N 切削功率 Fp不耗功， Ff功率很小，因此，计算切削力时制考虑Fc； Pm = 10-3 Fc vc kW 5-4-4 切削热及切削温度 切削热的产生、传递及其对加工的影响 切削热的主要来源： 切屑塑性变形所产生的热量（切屑大部分，工件小部分）； 切屑与刀具前刀面摩擦产生的热量（切屑大部分，刀具小部分）； 工件与刀具后刀面摩擦产生的热量（切屑一半，工件一半）； 如车削时： 切屑传热：50～86％；工件传热：40～10％；刀具传热：9～3％，空气介质传热：1％。 原则：应使热量尽可能的传向切屑或冷却润滑液，少传向刀具和工件上。 切削温度及其影响因素 切削温度——切削区的平均温度； 可用仪器（热电偶）或切屑的颜色来判断； 影响因素： 切削速度 切削深度和进给量 工件材料 刀具材料 主偏角 前角 经验公式：? ＝ C? v 0.3 f 0.15 ap 0.08 5-4-5 刀具的磨损和耐用度 刀具磨损形式与过程 刀具磨损形式 后刀面磨损 前刀面磨