金属切削过程讲义
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第一篇-第二章 金属切削过程15页
该区域对工件表面的残余应力以
第及一后变刀形面区的磨损有很大的影响。
第二变形区
第三变形区
剪切角Φ ：剪切面与切削速 度方向间的夹角称为剪切角。 当 切 削 速 度 增 大 时 ， OA 与 OM会慢慢靠近， Φ减小。
三、切削的变形及影响因素
1. 变形系数：
厚度变形系数：
h
h ch hD
长度变形系数：
3. 剪切角Ф ：
0
4
4
0
2. 影响切削变形的因素：
① 工件材料：
工件塑性↗
② 刀具角度：
γ O↗
Ф↗
③ 切削速度：
vc ↗
④ 摩擦系数：
μ↗
β↗
延伸率δ ↗
ξ↗
ξ↙
ξ↙
Φ↙
ξ↗
四、切屑的类型 切屑的形成
1. 带状切屑：
产形形特成生状点原条：因件：：
切连切速削绵高塑不过，性断 程切材呈 变削料带 形层、未状 小及切，充削切 速小屑呈分切破削工变面坏度、毛底力表形上值高前茸面小面即的，、 角 状很 且粗变应因切 大 。光 稳糙为力此削 。滑 定度切还只厚屑未有而 ；低，达塑度背 已。剪到性较面 加对 滑生移产而安无全断有裂危；害前角。大，
3. 对切削过程的影响：
① 积屑瘤代替刀刃进行切削，保护
12了. 特产刀点生刃，：条增件大：了前角。
② 积屑瘤使切削厚度增大。
③①积硬切屑削度瘤塑形是状性工不材件规料则材。，料频繁的生长脱 故②：落粗2刀和切，加~具界影削工3.响时5切面区倍尺可削状的寸人，。况温精为可符度度控以合、和制表代在压积面屑刀力替质瘤量的。生
第及一后变刀形面区的磨损有很大的影响。
第二变形区
第三变形区
剪切角Φ ：剪切面与切削速 度方向间的夹角称为剪切角。 当 切 削 速 度 增 大 时 ， OA 与 OM会慢慢靠近， Φ减小。
三、切削的变形及影响因素
1. 变形系数：
厚度变形系数：
h
h ch hD
长度变形系数：
3. 剪切角Ф ：
0
4
4
0
2. 影响切削变形的因素：
① 工件材料：
工件塑性↗
② 刀具角度：
γ O↗
Ф↗
③ 切削速度：
vc ↗
④ 摩擦系数：
μ↗
β↗
延伸率δ ↗
ξ↗
ξ↙
ξ↙
Φ↙
ξ↗
四、切屑的类型 切屑的形成
1. 带状切屑：
产形形特成生状点原条：因件：：
切连切速削绵高塑不过，性断 程切材呈 变削料带 形层、未状 小及切，充削切 速小屑呈分切破削工变面坏度、毛底力表形上值高前茸面小面即的，、 角 状很 且粗变应因切 大 。光 稳糙为力此削 。滑 定度切还只厚屑未有而 ；低，达塑度背 已。剪到性较面 加对 滑生移产而安无全断有裂危；害前角。大，
3. 对切削过程的影响：
① 积屑瘤代替刀刃进行切削，保护
12了. 特产刀点生刃，：条增件大：了前角。
② 积屑瘤使切削厚度增大。
③①积硬切屑削度瘤塑形是状性工不材件规料则材。，料频繁的生长脱 故②：落粗2刀和切，加~具界影削工3.响时5切面区倍尺可削状的寸人，。况温精为可符度度控以合、和制表代在压积面屑刀力替质瘤量的。生
5.4金属切削过程
(2)切削用量
在切削用量中，切削速度对切削温 度的影响最大。 随着切削速度的提高，材料切除率 随之成正比例的增加。但随着切削速度 的提高，切屑变形相应减小，所以，切 削功和切削热虽然有所增高，但不可能 成正比例的增高，因此，切削温度也不 会成正比例的增高。
综上所述，切削用量对切削温度的 影响程度以切削速度为最大，进给量次 之，背吃刀量最小。 因此，若要切除给定的余量，又要 求切削温度较低，则在选择切削用量时， 应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选 择一个适当的进给量，最后再选择合理 的切削速度。 上述切削用量选择原则是从最低切 削温度出发考虑的，这也是制订零件加 工工艺规程时，确定切削用量的原则。
• 螺卷屑 • 长紧卷屑： • 普通车床上 较好 • 发条状卷屑： • 重型机床上 较好
• 宝塔状卷屑： • 自动机或 自动线上较 好 • 崩碎屑 ：
• 带状屑： • 高速切削塑性金属， 一般应力求避免 • C形屑 ： • 切削一般碳钢和合 金钢时，采用带卷 屑槽的车刀时易得， 较好 • 长紧卷屑： • 普通车床上较好 • 发条状卷屑： • 重型机床上较好 • 宝塔状卷屑：
形成积屑瘤的条件： 主要决定于切削温度。在切削温度很 低时,切屑与前刀面间呈点接触,摩擦系数 μ较小,故不易形成粘结；在温度很高时, 接触面间切屑底层金属呈微熔状态,起润滑 作用，摩擦系数也较小，积屑瘤同样不易 形成通过切削实验和生产实践表明，在中 温情况下切削中碳钢，温度在300～380C° 时，积屑瘤的高度最大，温度在500～ 600C°时积屑瘤消失。
剪切滑移线与三个变形区示意图
切屑的类型
• 切屑的类型 由于工件材料不同，切削条件不同，切 削过程的变形也不同，所形成的切屑多种 多样。 通常将切屑分为四类： 带状切屑； 挤裂切屑； 单元切屑; 崩碎切屑。
第一章 金属切削过程中的基本规律讲解
积的结果。 （2）积屑瘤对切削过程的影响 ①保护刀具 积屑瘤代替切削刃和前刀面进行切削。
②增大前角 积屑瘤具有30°左右的前角。
③增大切削厚度 切削厚度增大了ΔhD。
④增大已加工表面粗糙度
原因：积屑瘤不规则的形状和非周期性的生成与脱 落、可能引起的振动、积屑瘤碎片残留在已加工表面 上。
积屑瘤
（3）影响积屑瘤的主要因素
在滑动区内的摩擦为外摩擦，该处的剪应力τy 由τs 逐渐减小到零。
正应力σγ 在刀刃处最大，离切削刃越远，前刀面上 的正应力越小，并逐渐减小到零。
刀-屑接触面上的摩擦特性
刀-屑接触面上的摩擦特性
前刀面上的摩擦系数μ是变化的，其计算公式如下：
s av
式中 τs ——工件材料的剪切屈服强度，随温度升 高而略有下降
响比较明显，前角γ0 对切削力的影响最大。
切削热的产生和传出
（1）切削热的产生 切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全 部转换为热能，因此三个变形区就是三个发热源。如 下图所示。
切削热的产生和传出
（2）切削热的传出 由切屑、刀具、工件、周围介质传导出去。
车削钢料时，切削热被切屑带走约50% ~ 86%，传入 刀具的约占10% ~ 40%，传入工件的约为3% ~ 9%，传入 周围介质的约占1%。
相对滑移ε
切削层中m´n´线滑移至m˝n˝ ，瞬时位移为∆y ， 滑移量为∆s 。
cos o
sin cos( o )
增大前角γo 和剪切角φ,则
相对滑移ε减小，即切削
变形减小。
变形系数ξ
将切削时形成的切屑与切削层尺寸比较，可知切 屑的长度缩短而厚度增加。 变形系数就是切屑厚度和 切削层厚度的比值，或者是切削层长度和切屑长度的 比值。
②增大前角 积屑瘤具有30°左右的前角。
③增大切削厚度 切削厚度增大了ΔhD。
④增大已加工表面粗糙度
原因：积屑瘤不规则的形状和非周期性的生成与脱 落、可能引起的振动、积屑瘤碎片残留在已加工表面 上。
积屑瘤
（3）影响积屑瘤的主要因素
在滑动区内的摩擦为外摩擦，该处的剪应力τy 由τs 逐渐减小到零。
正应力σγ 在刀刃处最大，离切削刃越远，前刀面上 的正应力越小，并逐渐减小到零。
刀-屑接触面上的摩擦特性
刀-屑接触面上的摩擦特性
前刀面上的摩擦系数μ是变化的，其计算公式如下：
s av
式中 τs ——工件材料的剪切屈服强度，随温度升 高而略有下降
响比较明显，前角γ0 对切削力的影响最大。
切削热的产生和传出
（1）切削热的产生 切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全 部转换为热能，因此三个变形区就是三个发热源。如 下图所示。
切削热的产生和传出
（2）切削热的传出 由切屑、刀具、工件、周围介质传导出去。
车削钢料时，切削热被切屑带走约50% ~ 86%，传入 刀具的约占10% ~ 40%，传入工件的约为3% ~ 9%，传入 周围介质的约占1%。
相对滑移ε
切削层中m´n´线滑移至m˝n˝ ，瞬时位移为∆y ， 滑移量为∆s 。
cos o
sin cos( o )
增大前角γo 和剪切角φ,则
相对滑移ε减小，即切削
变形减小。
变形系数ξ
将切削时形成的切屑与切削层尺寸比较，可知切 屑的长度缩短而厚度增加。 变形系数就是切屑厚度和 切削层厚度的比值，或者是切削层长度和切屑长度的 比值。
金属切削加工基础知识课件PPT教案
刀 具
(1)基面Pr
标
通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。
注 角
通常，基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量的
度 某一安装定位平面或轴线。
的 参
例如，图示为普通车刀或刨刀的基面，它平行于刀具底面。钻头、铣刀和
考 丝锥等旋转类刀具，其切削刃各点的旋转运动(即主运动)方向，都垂直于通
系 过该点并包含刀具旋转轴线的平面，故其基面Pr就是刀具的轴向剖面。
素
其中 dm——已加工表面直径(mm)；
dw—待加工表面直径(mm)。
刀具切削部分的基本定义
刀具切削部分的构造要素 金属切削刀具的切削部分的几何形状与参数都有着共性，
即不论刀具构造如何复杂，它们的切削部分总是近似地以外 圆车刀的切削部分为基本形态。
第9页/共75页
刀
具 国际标准化组织(ISO)在确定金属切削刀具的工作部分几何
线。
由Pr-Pf-Pp 组成一个进给、背平
面参考系，如右图所示。
第18页/共75页
刀 具
刀具工作角度的参考系
切 前述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主运动，
削 部
不考虑进给运动，即在假定运动条件下确定的参考系。但刀具
分 在实际使用时，这样的参考系所确定的刀具角度，往往不能确
的 基
切地反映切削加工的真实情形。只有用合成切削运动方向来确
垂直。
注：“静止系”本质上不是静止的，它仍然是把刀具同工件和运动联系起 来的一种特定的参考系。
第13页/共75页
刀
具
标
注
角 度
在刀具标注角度
的 参考系中的刀具角度
参 考 系
称为标注角度。 刀具标注角度的参
《金属切削原理》课件
金属切削在机械制造中的应用
加工精度：金属切削可以精确地加工出各种形状和尺寸的零件 加工效率：金属切削可以提高生产效率，缩短生产周期 加工范围：金属切削可以加工各种金属材料，包括钢、铝、铜等 加工质量：金属切削可以保证加工质量，提高产品的可靠性和耐用性
金属切削在航空航天领域的应用
飞机制造：金属 切削用于制造飞 机机身、机翼、 发动机等部件
新材料硬度 高，耐磨性 好，对刀具 寿命和加工 效率产生影 响
新材料热导 率低，切削 过程中热量 难以散发， 对刀具和工 件产生影响
新材料化学 活性强，易 与刀具材料 发生化学反 应，影响刀 具寿命和加 工质量
新材料加工 难度大，对 刀具材料和 加工工艺提 出更高要求
新材料加工 过程中产生 的废料处理 问题，对环 保和资源利 用提出挑战
切削热的ห้องสมุดไป่ตู้生与散失
切削热的产生：刀具与工件之间的摩擦和剪切作用 切削热的散失：通过刀具、工件和切屑的传导、对流和辐射等方式 切削热的影响：影响刀具寿命、工件加工精度和表面质量 切削热的控制：通过优化刀具材料、切削参数和冷却方式等手段
切削表面的形成与变化
切削过程：刀具与工件之间的相对运动 切削力：刀具与工件之间的相互作用力 切削温度：刀具与工件之间的摩擦热 切削表面：刀具与工件之间的接触面
火箭制造：金属 切削用于制造火 箭发动机、燃料 箱、控制系统等 部件
卫星制造：金属 切削用于制造卫 星外壳、太阳能 电池板、天线等 部件
空间站制造：金 属切削用于制造 空间站外壳、太 阳能电池板、生 命支持系统等部 件
金属切削在汽车工业领域的应用
汽车零部件制造：金属切削用于生产汽车发动机、变速箱、底盘等零部件 汽车车身制造：金属切削用于生产汽车车身、车门、车窗等车身部件 汽车模具制造：金属切削用于生产汽车模具，如冲压模具、注塑模具等 汽车维修与保养：金属切削用于汽车维修与保养，如更换损坏的零部件、修复车身损伤等
金属切削原理ppt课件
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素 刀具由任务部分和非任务部分构成。
•〔1〕前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •〔2〕主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的外表 〔过渡 外表〕相对的刀面。 •〔3〕副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的外表相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
瞬时速度。单位：m/s或m/min〔r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运
动方向的瞬时速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str〔double stroke双行程〕 • 例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进展切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿 • 例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1〕基面中丈量的刀具角度
•〔1〕主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与 进给运动速度Vf方向之间的夹角。 •〔2〕副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进 给运动速度vf反方向之间的夹角。 •〔3〕刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投 影之间的夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度能否正确的验证公式之
§1-2 刀具资料
•刀具资料通常是指刀具切削部分的资料。 •加工质量、加工效率、加工本钱，在很大程度上取决于 刀具资料的合理选择。因此，资料、构造和几何外形是决 议刀具切削性能的主要要素。 •金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还 要求刀具资料具备一定性能。
第三节金属切削过程
1. 总切削力的来源
其一是来自于金属 切削过程中克服被加工 材料的弹、塑性变形抵 抗所需要的力。
其二是克服切屑 与刀具前刀面，工件 表面与刀具后刀面之 间的摩擦阻力所需要 的力。
这两方面的合力就是总切削力F
切削力的来源
2.切削力的分解
切削力Fc
切削力Fc是总切削力在 主运动方向的分力，因此它 垂直于基面。它是切削过程 中消耗功率最大的一个切削 分力。是计算切削功率、确 定机床动力、校核刀具、夹 具以及机床主运动系统中零 件的强度、刚度的主要依据。
26
切削热的产生与传出
切削热传出
工件 切屑 刀具 周围介质
当产生的热量于传出的热量平衡时，切削区的平 均温度即为切削温度
27
切削温度分布
➢ 切削温度--------切削区的平均温度即为切削温度
切削区温度分布规律
1）剪切区内，沿剪切面方 向上各点温度几乎相同，而 在垂直于剪切面方向上的温 度有变化。
（4）影响刀具寿命。
积屑瘤前角和伸出量
一般积屑瘤对切削加工过程的影响是不利
的，在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生， 但在粗加工时，有时可充分利用积屑瘤。
抑制或消除积屑瘤的措施
➢ 控制切削温度是抑制积屑瘤的有效方法之一，
即采用低速或高速切削。
➢ 采用高润滑性的切削液，提高刀具的刃磨质量,
使摩擦和粘结减少；
刀具总使用寿命＝刀具使用寿命×刃磨次数
46
刀具使用寿命是表征刀具材料切削性 能优劣的综合性指标。
在相同切削条件下，使用寿命越高， 表明刀具材料的耐磨性越好。在比较 不同的工件材料切削加工性时，刀具 使用寿命也是一个重要的指标，刀具 使用寿命越高，表明工件材料的切削 加工性越好。
其一是来自于金属 切削过程中克服被加工 材料的弹、塑性变形抵 抗所需要的力。
其二是克服切屑 与刀具前刀面，工件 表面与刀具后刀面之 间的摩擦阻力所需要 的力。
这两方面的合力就是总切削力F
切削力的来源
2.切削力的分解
切削力Fc
切削力Fc是总切削力在 主运动方向的分力，因此它 垂直于基面。它是切削过程 中消耗功率最大的一个切削 分力。是计算切削功率、确 定机床动力、校核刀具、夹 具以及机床主运动系统中零 件的强度、刚度的主要依据。
26
切削热的产生与传出
切削热传出
工件 切屑 刀具 周围介质
当产生的热量于传出的热量平衡时，切削区的平 均温度即为切削温度
27
切削温度分布
➢ 切削温度--------切削区的平均温度即为切削温度
切削区温度分布规律
1）剪切区内，沿剪切面方 向上各点温度几乎相同，而 在垂直于剪切面方向上的温 度有变化。
（4）影响刀具寿命。
积屑瘤前角和伸出量
一般积屑瘤对切削加工过程的影响是不利
的，在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生， 但在粗加工时，有时可充分利用积屑瘤。
抑制或消除积屑瘤的措施
➢ 控制切削温度是抑制积屑瘤的有效方法之一，
即采用低速或高速切削。
➢ 采用高润滑性的切削液，提高刀具的刃磨质量,
使摩擦和粘结减少；
刀具总使用寿命＝刀具使用寿命×刃磨次数
46
刀具使用寿命是表征刀具材料切削性 能优劣的综合性指标。
在相同切削条件下，使用寿命越高， 表明刀具材料的耐磨性越好。在比较 不同的工件材料切削加工性时，刀具 使用寿命也是一个重要的指标，刀具 使用寿命越高，表明工件材料的切削 加工性越好。
金属切削过程培训讲义
1）工件材料的性能对切削力有显著的影响。 工件材料的硬度或强度愈高，材料的剪切屈服强度 也愈高，发生剪切变形的抗力也愈大，故切削力也 愈大。
•
•第四节 切削力、切削热与切削温度
3. 影响切削力的因素
2）切削用量对切削力的影响。
a）背吃刀量asp 和进给量f对切削力的影响;
•背吃刀量as•p↑ •进给量•f ↑
•切削速度对积屑瘤的影响
•
•第三节 金属切削过程
（三）控制积屑瘤产生的措施
（1）避免容易产生积屑瘤的切削速度范围 （2）降低材料塑性 （3）合理使用切削液 （4）增大刀具前角
•
第四节 切削力、切削热与切削温度
•
•第四节 切削力、切削热与切削温度
切削力决定着切削热的产生，并影响刀具磨损和已加工 表面质量。
表面也比较粗糙。
•
•第三节 金属切削过程
单元切屑
切削塑性材料时，切削层金属在塑性变形过程中，剪切面上 产生的剪应力超过材料的强度极限，切屑沿剪切面完全断开 ，形成形状类似，而又互相分离的屑块。采用极低的切削速 度，大的切削厚度，小的前角，切削塑性较差的材料时，易 形成单元切屑。形成单元切屑时，切削力波动很大，有振动 ，已加工表面粗糙，且有振纹。
切削热由切屑、工件、刀具及周围介质传导出去。影 响散热的主要因素是：
⑴工件材料的导热性能 ⑵刀具材料的导热性能 ⑶周围介质 ⑷切屑与刀具的接触时间
•
•第四节 切削力、切削热与切削温度
切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质传导出去
，热平衡式可写为：
Q=Qe+Qt+Qw+Qm
(2-33)
式中 Qe——单位时间内传给切屑的热量（J/s）；
热相应增多，切削区的平均温度降低。
•
•第四节 切削力、切削热与切削温度
3. 影响切削力的因素
2）切削用量对切削力的影响。
a）背吃刀量asp 和进给量f对切削力的影响;
•背吃刀量as•p↑ •进给量•f ↑
•切削速度对积屑瘤的影响
•
•第三节 金属切削过程
（三）控制积屑瘤产生的措施
（1）避免容易产生积屑瘤的切削速度范围 （2）降低材料塑性 （3）合理使用切削液 （4）增大刀具前角
•
第四节 切削力、切削热与切削温度
•
•第四节 切削力、切削热与切削温度
切削力决定着切削热的产生，并影响刀具磨损和已加工 表面质量。
表面也比较粗糙。
•
•第三节 金属切削过程
单元切屑
切削塑性材料时，切削层金属在塑性变形过程中，剪切面上 产生的剪应力超过材料的强度极限，切屑沿剪切面完全断开 ，形成形状类似，而又互相分离的屑块。采用极低的切削速 度，大的切削厚度，小的前角，切削塑性较差的材料时，易 形成单元切屑。形成单元切屑时，切削力波动很大，有振动 ，已加工表面粗糙，且有振纹。
切削热由切屑、工件、刀具及周围介质传导出去。影 响散热的主要因素是：
⑴工件材料的导热性能 ⑵刀具材料的导热性能 ⑶周围介质 ⑷切屑与刀具的接触时间
•
•第四节 切削力、切削热与切削温度
切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质传导出去
，热平衡式可写为：
Q=Qe+Qt+Qw+Qm
(2-33)
式中 Qe——单位时间内传给切屑的热量（J/s）；
热相应增多，切削区的平均温度降低。
项目二金属切削过程的基本规律课件(共83张PPT)
任务1 切削变形
活动一 切削变形的 原理
活动二 影响切削变 形的主要因素
对于上述的金属切削变形过程的三个区域的分 析，我们还可以通过如图2-2所示的简图来进行分析， 此图更为简洁明了的说明了三个区域之间的关系。 在切削过程中除了这三个变形区外，由于切削刀具 刃口不锋利，其钝圆弧半径过大，还会产生刃前变 形区，这样就加剧了刃口前金属层内塑性变形的程 度。
活动二 影响切削变 形的主要因素
任务1 切削变形
活动一 切削变形的 原理
活动二 影响切削变 形的主要因素
二、刀具前角γo 刀具前角对切削变形的影响为：通过上一学习
项目可知，随着刀具前角γo的增大，刀具楔角bo减 小，切削刃钝圆弧半径也随之减小，切屑流出的阻 力变小，使摩擦系数减小，相应的剪切角增大，变 形系数减小，因此，切削变形减小。反之，如果前 角γo减小，甚至变为负前角时，则刀具对切削层的 挤压力增大，剪切角减小，变形剧烈。
一个复杂的变化的过程，所以变形量的计算非常复 杂。本书仅简单介绍变形程度的度量要素，对其表 示方法及其计算过程不作详细说明。为学习切削变 形的规律，通常用相对滑移量、切屑厚度压缩比 （又称变形系数）和剪切角的大小来度量切削变形 的程度。
任务1 切削变形
活动一 切削变形的 原理
活动二 影响切削变 形的主要因素
相对滑移量是指切削层在剪切面上的相对滑移 量；切屑厚度压缩比则表示切屑外形尺寸在切削过 程中的相对变化量；剪切角表示从切屑根部金相组 织中测定的晶格滑移方向与切削速度方向之间的夹 角。这三项度量要素都可以用来定量研究切削变形 过程
任务1 切削变形
活动一 切削变形的 原理
活动二 影响切削变 形的主要
活动二 影响切削变 形的主要因素
金属切削原理与刀具讲义
金属切削原理第一部分金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。
刀具要从工件上切去一部分金属，除去刀具材料需具备必须的性能外，刀具切削部分还必须具有适当的几何参数和实现工件和刀具之间的相对运动（切削运动）。
本部分主要阐明和切削运动和刀具几何参数有关的基本概念和定义。
1车刀切削部分构造现以外圆车削为例来分析工件与刀具间的切削运动。
◆ 前刀面 切屑沿其流出的刀具表面。
◆ 主后刀面 与工件上过渡表面相对的刀具表面。
◆ 副后刀面 与工件上已加工表面相对的刀具表面。
◆ 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线，承担主要切削工作，亦叫主刀刃。
◆ 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，亦称为副刀刃◆ 刀尖 连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，可以是一段小的圆弧，也可以是一段直线1、切削运动①主运动：主运动是从工件上切除金属所必须的运动。
只有一个、速度最高、消耗功率最大。
②进给运动：进给运动是使金属层不断投入切削过程，获得所需工件表面的运动。
不止一个、速度较小、消耗功率较小。
③合成运动：合成运动是上述主运动与进给运动的合成。
2、工件上的加工表面①待加工表面：工件上即将被切去的表面，随切削过程连续逐渐变小，直至全部切去。
②已加工表面：工件上已经切去了多余金属而形成的新表面，随切削继续而扩大。
③过渡表面，也叫切削表面：切削刃在切削中的表面，并在切削中不断改变，总是位于待加工表面和已加工表面之间。
➢前角γo：在正交平面内测量的前刀面和基面间的夹角。
前刀面在基面之下时前角为正值，前刀面在基面之上时前角为负值。
➢后角αo：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角，一般为正值。
➢主偏角κr：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。
➢副偏角κr’：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。
➢刃倾角λs：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。
无论用于何种加工，刀具都有三个主要角度：前角、切入角和后角。
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已加工表面的形成过程
三、切削变形程度的表示方法
1. 剪切角φ
剪切角φ ↑ →剪切面 积↓→变形程度↓→切削力↓
剪切面 与切削速度(主 运动)方向之间的夹角 称为剪切角，用φ表示
图2-2 剪切角与切削变形
2.切削厚度压缩比（变形系数>1）
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层变的变形程度。
3. 第三变形区
在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成 的变形区域称为第三变形区（Ⅲ）。
由于刀具刃口不可能绝对锋利, 钝圆半径的 存在使切削层参数中公称切削厚度不可能完全切 除，会有很小一部分被挤压到已加工表面，与刀 具后刀面发生摩擦，并进一步产生弹、塑性变形， 从而影响已加工表面质量。
此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要 原因。
研究表明，工件材料脆性越大(断裂应变值小)、切屑厚度越 大、切屑卷曲半径越小，切屑就越容易折断。可采取以下措 施对切屑实施控制：
(1)采用断屑槽 通过设置断屑槽对流动中的切屑施加一定的 约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。
断屑槽的尺寸参数应与切削用量的大小相适应，否则会影 响断屑效果。常用的断屑槽截面形状有折线形、直线圆弧形 和全圆弧形。
塑性金属的切削过程一般要经过弹性 变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段
挤压与切削
➢ 切屑的形成与切离过程，是切削 层受到刀具前刀面的挤压而产生以 滑移为主的塑性变形过程。
➢ 正挤压：金属材料受挤压时，最大 剪应力方向与作用力方向约成45°
➢ 偏挤压：金属材料一部分受挤压时 ，OB线以下金属由于母体阻碍，不 能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移
四、 切屑类型
名称
带状切屑
切屑类型及形成条件
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状
金属切削过程的变形
M A
切屑 终滑移线
Φ剪切
始滑移线：τ=τs 角
刀具 O
切屑根部金相照片
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
1. 第一变形区（剪切、滑移）
塑性变形从始滑移面OA开始至终滑移面OM终了， 之间形成AOM塑性变形区，由于塑性变形的主要特点是 晶格间的剪切滑移，所以AOM叫剪切区，也称为第一变 形区（Ⅰ）。
第一变形区金属的滑移
切屑控制
❖ 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切 屑卷曲和折断。 ❖ 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加 变形的结果 ❖断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置）
切屑的卷曲
断屑的产生
(2)改变刀具角度
增大刀具主偏角Kr，切削厚度变大,有利于断 屑;
减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折 断;
Ah
hc h hD
Ld Lch
说明： 1、同一工件材料，若切削条件不同， 则切削厚度压缩比不同； 2、不同工件材料，即使切削条件相同， 切削厚度压缩比不同； 3、用切削厚度压缩比反映切削变形比 较简单、直观，但很粗略,只在一定条件 下反映切削变形。前角=0-30，Ah>1.5
Lch LD
图2-3 切屑厚度压缩比
金属切削过程就是通过刀具把被切金属层 变成切屑的过程。 2.金属切削过程中包含有哪些现象？ 切 削变形、卷屑断屑、切削力、切削热、切削温 度、刀具磨损、已加工表面硬化和残余应力、积屑 瘤等。
第二章 金属切削过程
第一节 金属切削过程概述
一、金属切削过程的实质（塑性材料）
通过刀具把被切金属层变为切屑的过 程，其实质是一种挤压、剪切变形过程。
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变 形→剪切应力增大，达到屈服点→产 生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应 力与滑移量继续增大，达到断裂强度 →切屑与母体脱离。
45° M A F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
M O
F
c）切削
金属挤压与切削比较
二、切削变形区
第一变形区（剪切、滑移） 第三变形区（挤压和摩擦）
粒状
局部剪切应力达到断 剪切应力完全达
裂强度
到断裂强度
加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
工件材料硬度较 高，韧性较低， 切削速度较低
不规则块状颗粒
未经塑性变形即 被挤裂
加工硬脆材料， 刀具前角较小
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
第一变形区的切削变形是切削过程中切削力和切削热的主 要来源。
2. 第二变形区 （挤压和摩擦）
切屑沿刀具前面排出时会进一步受到 前刀面的阻碍，在刀具和切屑界面之间存 在强烈的挤压和摩擦，使切屑底部靠近前 刀面处的金属发生“纤维化”的二次变形。 这部分区域称为第二变形区（Ⅱ）。
此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的 主要原因。
（二）、切屑的控制
在生产实践中，有的切屑打成螺卷状， 到一定长度时自行折断；有的切屑折断 成C形、6字形；有的呈发条状卷屑；有 的碎成针状或小片，四处飞溅，影响安 全；有的带状切屑缠绕在刀具和工件上 ，易造成事故。不良的排屑状态会影响 生产的正常进行。
切屑经第I、第Ⅱ变形区的剧烈变形后，硬 度增加，塑性下降，性能变脆。在切屑排 出过程中，当碰到刀具后刀面、工件上过 渡表面或待加工表面等障碍时，如某一部 位的应变超过了切屑材料的断裂应变值， 切屑就会折断。
刃倾角λs可以控制切屑的流向，λs为正值时， 切屑常卷曲后碰到后刀面折断形成C形屑或自 然流出形成螺卷屑；λs为负值时，切屑常卷曲 后碰到已加高进给量f使切削厚度增大，对断屑有 利；但增大f会增大加工表面粗糙度;
机械制造技术基础
本章内容 1.金属切削过程的实质是什么？ 2.切削力的分解及影响切削力的因素都有那些？ 3.切削热的来源及影响切削热的主要因素？ 4.刀具的磨损及影响刀具寿命的主要因素？
第二章 金属切削过程
1.什么是 金属切削过程？ 2.金属切削过程中会出现 哪些现象？
第二章 金属切削过程
1.什么是金属切削过程？