切削过程
切削过程及控制
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）。
图3－2 金属切削过程中的滑移线和流线示意图
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）。
二、切削力的实验公式
➢切削力的大小计算有理论公式和实验公式。理论公式通常
供定性分析用，一般使用实验公式计算切削力。
➢常用的实验公式分为两类：一类是用指数公式计算，另一
类是按单位切削力进行计算。
➢在金属切削中广泛应用指数公式计算切削力。不同的加工
方式和加工条件下，切削力计算的指数公式可在切削用量手册 中查得。车削时的切削分力及切削功率的指数公式见表。
➢若已知单位切削力kc ，即可求得单位切削功率ps。表3-1为
硬质合金外圆车刀切削常用金属时的单位切削力和单位切削功 率。实际切削条件与表中不符时 ,必须引入修正系数加以修正， 有关修正系数可参见相关手册。
➢在实际应用工作中，切削力的计算可查阅有关手册。
三、影响切削力的因素
1. 工件材料 2. 切削用量
图3－12 积屑瘤高度与切削速度关系示意图
4）积屑瘤对起削过程的影响
❖实际前角增大（图3-13）； ❖增大切削厚度（图3-13） ； ❖使加工表面粗糙度增大； ❖对刀具寿命的影响。
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。
➢单元(粒状)切屑 在挤裂(节状)切屑产生的前提下, 当进一
步降低切削速度，增大进给量，减小前角时则出现单元(粒 状)切屑(图3-15c)。
切削 过程
③振动切削：常用振动切削方式，实现间断进给，造成切削 厚度不均，狭小截面处容易因应力集中而造成断裂。
④冷冻脆断：利用材料冷脆特性，对加工区域喷射零下数十 度的冷气达到断屑目标
3.切削变形的影响
1).工件的冷作硬化
冷作硬化亦称加工硬化，它是在第III变形区内产生的物理现象。任何刀 具的切削刃口都很难磨得绝对锋利，当在钝圆弧切削刃和其邻近的狭小后 面的切削、挤压和摩擦作用下，使已加工表面层的金属晶粒产生扭曲、挤 紧和破碎，这种经过严重塑性变形而使表面层硬度增高的现象称为加工硬 化,如图3.11。金属材料经硬化后提高了屈服强度，并在已加工表面上出现 显微裂纹和残余应力，降低材料疲劳强度。材料的塑性越大，金属晶格滑 移越容易，以及滑移面越多，硬化越严重。
③切削速度 在切削塑性金属材料时，在有积屑瘤的切削速 度范围内（νc≤40m/min），切削速度通过切积屑瘤来影响切 削变形。在积屑瘤增长阶段中，积屑瘤高度增大，实际前角 增大，使切削变形减少；在积屑瘤消退阶段中积屑瘤高度减 小，实际前角减小，切削变形随之增大。积屑瘤最大时切削 变形达最小值，积屑瘤消失时切削变形达最大值（图3.5）。
④崩碎切屑 属于脆性材料的切屑。切屑的形状是不规则的， 加工表面是凹凸不平的。加工铸铁等脆性材料时，由于抗拉 强度较低，刀具切入后，切削层金属只经受较小的塑性变形 就被挤裂，或在拉应力状态下脆断，形成不规则的碎块状切 屑。
3)切屑的形状
金属切削加 工中常见的切 屑形状如图3.8 所示，生产中 较为理想的形 状有C形弧状、 宝塔状、盘旋 状、粒状和崩 碎切屑等，便 于处理。
第三章 切削过程
第一节 切削变形、切屑、断屑、积屑瘤
1.切削变形
1).变形区的划分
①第一变形区 由OA线和OM线围成的区域（I）称为第一变形区，也称剪 切滑移区。这是切削过程中产生变形的主要区域，在此区域内产生充分的塑 性变形形成切屑。
认识金属切削过程
二、切削过程中工件的表面及其形成方法
（1）轨迹法
轨迹法是指利用刀具做一定规律的轨迹运动对工件进行
加工的方法。利用轨迹法加工工件时，刀具切削刃与工件表 面之间为点接触，通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具 刀尖的运动轨迹来实现表面成形。
如图所示，刀尖的曲线运动和工件的回转运动相结合，形成了 回转双曲面。
每齿进给量：是指多齿刀具（如铣刀、铰刀等）每转过或移动一个齿相对工件在进给运动方向上的位
移，单位是mm/齿。 进给速度 vf 、进给量 f 和每齿进给量 fc 之间的关系如下：
vf nf nfz z
（2-2）
式中：n ——主运动的转速，r/s或r/min；
z ——刀具的齿数，齿/r。
15
三、切削用量
（a）平面的形成
（b）圆柱面的形成 （c）圆锥面的形成
7
二、切削过程中工件的表面及其形成方法
普通螺纹的螺旋面可以看作是由“八”形线（母线）沿螺旋线（导线）运动而
形成的，如图d所示；
直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面可以看作是由渐开线（母线）沿直线（导
线）运动而形成的，如图e所示。
形成表面的母线和导线统称为发生线。
移量。已知：工件转速n为220 r/min，刀具每秒沿工件轴向移动1.6 mm，可得
（3）背吃刀量
f 60l 60 1.6 0.44 mm/r。 n 220
由于车外圆的主运动是工件的回转运动，因此根据式（2-3）和已知条件可得
ap
dw
dm 2
75 66 2
4.5 mm。
18
机械制造基础
11
二、切削过程中工件的表面及其形成方法
（3）展成法
展成法是指利用刀具和工件作展成切削运动进行加工的
切削过程及控制
（3）刀具几何参数 （4）刀具磨损
1)前角γo↑→塑性变形和摩擦 ↓→切削温度↓（图）。但前角 不能太大，不然刀具切削部分 旳锲角过小，容热、散热体积 减小，切削温度反而上升。 2)主偏角κr↑→切削刃工作接触 长度↓，切削宽度bD↓，散热条 件变差，故切削温度↑（图）。
（5）切削液
利用切削液旳润滑功能 降低摩擦系数，降低切削热 旳产生，也可利用它旳冷却 功用吸收大量旳切削热，所 以采用切削液是降低切削温 度旳主要措施。
1-硬质点磨损； 2-粘结磨损；3-扩散磨损；4-化学磨损
三、刀具磨损过程及磨钝原则
1.刀具磨损过程 2.刀具旳磨钝原则
图3-30
•早期磨损阶段（Ⅰ） •正常磨损阶段（Ⅱ） •剧烈磨损阶段（Ⅲ）
刀具磨损到一定程 度就不能继续使用，这 个磨损程度称为磨钝原 则。磨钝原则旳详细数 值可从切削用量手册中 查得。
第三章 切削过程及控制
在金属切削过程中，一直存在着刀具切 削工件和工件材料抵抗切削旳矛盾，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旳磨损与刀 具寿命、卷屑与断屑等。
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、确保加工精度和表 面质量，提升切削效率、降低生产成本，合理 改善、设计刀具几何参数，减轻工人旳劳动强 度等有主要旳指导意义。
图 切削厚度与变形系数旳关系
图 前角对变形系数旳影响
图 刀尖圆弧半径对变形系数旳影响
八、切屑旳类型
图3－15 切屑类型
a) 带状切屑 b) 挤裂切屑
图3－15 切屑类型
C）单元切屑 d ) 崩碎切屑
九、已加工表面旳形成过程
图3－16 已加工表面旳形成过程
第二节 切削力
金属切削过程
- 22 -
3.2 切削过程基本规律
5. 刀具寿命 刃磨后的刀具，自开始切削到磨损量达磨钝标准为止的总切削工作时间，称为刀具寿命，以T 表示。这是确定换刀时间
的重要依据。 刀具总寿命表示一把新刀用到报废之前总的切削时间，其中包括多次重磨。因此，刀具总寿命等于刀具寿命乘以重磨次
切削厚度是指过切削刃上选定点，在基面内测量的垂直于加工表面的切削层尺寸，单位为mm。
ac ＝ f sin κr
2. 切削宽度aw 切削宽度是指过切削刃上选定点，在基面内测量的平行于加工表面的切削层尺寸，单位为mm。
aw ＝ ap sin κr
3. 切削面积Ac 切削面积是指过切削刃上选定点，在基面内测量的切削层的横截面面积，单位为mm2。
- 17 -
3.2 切削过程基本规律
三、刀具磨损和刀具寿命
1. 刀具的磨损 刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损。正常磨损是指刀具在设计与使用合理、制造与刃磨质量符合要求的情况下，在切
削过程中逐渐产生的磨损。非正常磨损是切削过程中突然或过早产生的损坏现象，如脆性破损（崩刃、碎裂、剥落等）、卷 刃等。
正常磨损
金属切削过程
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01 金属切削过程 02 切削过程基本规律 03 切削过程基本规律应用
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01 金属切削过程 02 切削过程基本规律 03 切削过程基本规律应用
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3.1 金属切削过程
一、切削层及其参数
以车削加工为例，如图3.1 所示，工件转一转，车刀沿工件轴向移动一个进给量 f（mm / r），车刀切削刃从一个位置移至 另一个位置，在两个位置之间由车刀切削刃切下的一层金属称为切削层。在与切削速度方向相垂直的切削层剖面内度量的切削 层的尺寸称为切削层参数。 1. 切削厚度ac
金属的切削过程
常用90°偏刀。
m 消耗在切削过程中的功率。
Pm =(FZ *v+ FX * nw *f/1000)×1000-3
kw
机床电动机 功率:
PE≥ Pm/ ηm
指数公式: 材料愈脆，切削厚度Ac ↑，前角γ ↓ 例如:γ =15°κ = ：切屑底层与前刀面
o r 58~90%， 是计算机床动力的主要依
如45钢的切削力>Q235A的切削力； (2)刀具几何参数对θ的影响
3. (3)径向力FY 它使工件变形(特别是细长轴)，引起振动，影响加工精度，应设法减少，如车细长轴时 ,
调质钢、淬火钢的切削力＞正火钢的切削力； 3~9％切削热由刀具带走→刀具温度↑ →刀具磨损↑；
中→刀尖角↓ →散热条件↓→ θ↑
产生:切削层的变形，刀具与切屑间磨擦，刀具与工 件间的磨擦。 传出：50~85％切削热由切屑带走，对加工影响 不大；
10~40％切削热由工件带走→工件温度↑ →变形 →影响加工精度；
3~9％切削热由刀具带走→刀具温度↑ →刀具磨损 ↑；
不锈钢的切削力＞45钢的切削力。 (3)刀具磨损的影响 刀具磨损→ 刃变钝→刃区前方
FZ = p Ac = p ap f
来源：①克服工件材料的变形抗力 ②克服刀具与工 件间的磨擦力 ③克服刀具与切屑间的磨擦力
（2）切削用量的影响 流过→内磨擦→ 加工硬化→ 金
(2)轴向力FX 占的1~5%，易使车
第一变形区Ⅰ 0A~OE变形量最大；
Z c p 背吃刀量app ↑→切削区的热量虽增加，但刀刃的工作长度↑→改善散热条件↑→ θ升高不明显。
进给量f: f ↑→单位时间金属切除量↑→切削热↑→
κr: κr ↑→切削刃接触长度↓→切削热相对集
刀具切削过程PPT课件
塑性变形越大,表面变形强化越严重。 (2)、残余应力:在外力消失后,残存在物体内部而总体又保持平衡的 内应力。可使工件表面产生微裂纹,降低零件的疲劳强度,引起工件 变形,影响加工精度的稳定性。
采取措施: (1)增大刀具前角
(2)使用锋利的刀具
(3)采用适宜的切削液
aP增大一倍, Fc加大一 倍;而f增大一倍, Fc增加68％～86％。 增大f,减小aP,可有效减小切削力。
③刀具几何角度:增大前角 ,切削力FZ减小。 增大主偏角 ,Ff增大,Fp减小。
2.切削热
(1)、切削热的来源:切削热是切削 过程中因变形和摩擦而产生的热量, 来源于切削过程的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变 形区,见图1.29所示。
①第Ⅰ变形区内:切屑的变形功。 ②第Ⅱ变形区内:切屑与刀具前刀面之间的摩擦功。 ③第Ⅲ变形区内:工件与刀具后刀面之间的摩擦功。
塑性材料:主要来源于第Ⅰ变形区内切屑的变形功。 脆性材料:主要来源于第Ⅲ变形区内工件与后刀面的摩擦功。
(2)切削热的传散:切削热产生后,经 切屑、刀具、工件和周围介质传散, 如图所示,传热比例取决于工件材料 、切削速度、刀具材料及几何角度、 加工方式以及是否使用切削液等。在 不施加切削液的情况下,一般切削传 散最多,刀具次之,工件再次之,周围介 质最少。 (3)切削热对加工的影响:
②精加工:应避免积屑瘤,以保证加工质量,常采用高速(Vc> 100m/min)或低速(Vc<5/min )
4.表面变形强化(加工硬化)和残余应力
(1)表面变形强化:切削塑性金属时,工件已加工表面的硬度明显提高 而塑性下降的现象(硬度提高1.2～2倍,深度0.02～0.3mm)。
原因:切削塑性金属 时,第Ⅰ、Ⅲ变形区均扩 展到切削层以下,使即将来自 (2)产生条件:①切削塑性金属
第三节金属切削过程
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。
第3章 切削过程的基本规律
⑶工件材料影响 工件材料是通过强度、硬度和导热 系数等性能不同对切削温度产生影响的。 ⑷其它因素的影响 磨损、干切削都会使温度升高。浇 注切削液是降低切削温度的一个有效措 施
3. 4 刀具磨损与刀具耐用度
一、刀具磨损形式
刀具磨损形式为正常磨损和非正常磨损两大类。 ⑴正常磨损
正常磨损是指在刀具设计与使用合理、制 造与刃磨质量符合要求的情况下，刀具在切削 过程中逐渐产生的磨损。
⑵切削速度
切削速度vc是通过(a)积屑瘤使剪切角φ改变; (b)切削 温度使磨擦系数μ变化,而影响切屑变形的。如图2.11以 中碳钢为例。
⑶进给量
进给量对切屑变形的影响规律如图2.12所示，即f ↗使Λh ↘； 这是由于f ↗后，使切削厚度↗，正压力和平均正应 力↗ ，磨擦系数↘ ，剪切角↗所致。
性变形就产生脆性崩裂，切屑呈不规则的细粒状。
三、切屑变形程度的表示方法 (1)剪切角φ vc
剪切面AB 与切削速度vc 之间的夹角。 V↗，φ↗， A剪切 ↘， （切削省力） F↘。
B
φ
A
大小确定： 获得切屑根部 照片，度量得 出。
(2)相对滑 移ε
B”
B’
ε=Δs/Δy=
ctgφ+tg(φ-γo)
3. 3 切削热与切削温度
一、切削热的来源与传导 1)热源： 剪切区变形功形成的热Qp; 切屑与前刀面摩擦功形成的热Qγf; 已加工表面与后刀面摩擦功形成的热Qαf。 2)传导：传入切屑Qch(切削钢不加切削液时传入比例50%~86%)、 工件Qw(40%~10%) 、刀具Qc(9%~3%)和周围介质Qf(1%)。 3)切削热的形成及传导关系为：
(二)、磨损过程和磨钝标准
▼ 磨损过程如图 3-26所示，图中大致分三个阶 段。 • 初期磨损阶段(I段)：磨损较快。是由于刀具 表面粗糙不平或表层组织不耐磨引起的。 • 正常磨损阶段(II)： 该磨损度近似为常数。 AB呈直线。 • 急剧磨损阶段(III)：磨损急剧加速继而刀具 损坏。由于磨损严重，切削温度剧增，刀具强 度、硬度降低所致。
金属切削过程
3.7切屑的类型与控制
（按切屑的形成机理 ）
挤裂切屑 单元切屑 崩碎切屑
带状切屑
简图
节状切屑
形态 变形 形成条 件
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状 剪切滑移尚未达 到断裂程度 切削塑性材料， 速度高，切削厚 度小 前角大 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 粒状 纹，背面呈锯齿状 局部剪切应力达到断 剪切应力完全达 到断裂强度 裂强度 加工塑性材料， 工件材料硬度较 切削速度较低， 高，韧性较低， 进给量较大， 切削速度较低 刀具前角较小 切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
调整切削速度
（↓Vc，↑Vc）
高速 （Vc>80-100）
中速 (Vc=5-50)
↓摩擦
（γo↑， ↓前刀面Ra值， 加切削液）
*** Vc=20-30 M/min 为积屑瘤高发区
加工硬化现象
演示
五. 切削热及切削温度
(Cutting Heat and Cutting Temperature) 1.切削热 （Cutting Heat）
产生 传散
切屑、刀具、工件、空气 % 50-80 20-40 3-9 1% 对切削加工的影响 刀具：体积小,゜c↑，HRC↓ 工件：薄、小工件变形，烧坏
2．切削温度
(Cutting Temperature) 高低 热的产生 散热条件 影响因素 工材： 强、硬度、导热性 切削用量 Vc>f>ap 刀具角度 γo 、κr 切削液
切屑颜色与切削区域温度
六、刀具的磨损与耐用度
(TOOL Wear and Degree of Durableness)
1．磨损
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机械制造技术
切削过程
切削过程
切削过程是刀具从工件表面上切除多余材料，从
切屑形成开始到已加工表面形成为止的完整过程。
一、切屑的形成过程
在刀具的作用下，切削层金属经过一个复杂的过程变成切屑。
在这一过程中，切削层的形态发生了变化。
产生这一变化的根本原因是切削层金属在刀具的作用下产生老变形，这就是切削过程中的变形。
伴随切削过程的变形，出现一系列的物理现象，如切削力、切削热、切削温度、刀具磨损、积屑瘤等。
切削过程的变形是研究切削过程的基础。
图1 塑性金属材料的剪切破坏 削过程三个变形区
图1所示模型说明了切削过程的变形。
塑性金属材料在刀具的作用下，沿与作用力成45o 的方向产生剪切滑移变形，当变形达到一定极限值时，就会沿着变形方向产生剪切滑移破坏。
若刀具连续运动，虚线以上的材料就会在刀具的作用下与下方材料分离。
金属切削过程与上述过程基本相似。
如图2所示，在刀具的作用下，切削层金属经过复杂的变形后与工件基体材料分离形成了切屑。
这一过程中产生的变形可以划分为三个区域，即三个变形区，它们是位于切削刃前OAM之间的第I变形区、靠近前刀面的第II变形区和位于后刀面附近的第III变形区。
图2 切削过程三个变形区
（1） 第一(Ⅰ)变形区
切削层金属从开始塑性变形到剪切滑移基本完成的过程区，也就是图3所示OA与OM之间的区域就是第一(Ⅰ)变形区。
图3 金属切削过程的三个变形区
金属材料在OA线以左发生弹性变形。
在OA线上，材料的剪应力达到屈服强度τs，开始塑性变形，产生滑移，OA称为始滑移线。
随着刀具的连续移动，原来处于滑移线上的金属不断向刀具靠拢，应
力和变形也逐渐增大，达到OM线时，应力和变形达到最大值。
超过OM线，切削层金属将沿前刀面流出，形成切屑，完成切离。
OM线称为终滑移线。
OA线和OM线之间的区域是塑性变形区域。
第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，
金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。
此区域较窄，宽度
仅0.02~0.2mm。
（2）第二(Ⅱ)变形区
1) 第二(Ⅱ)变形区的变形
切屑沿刀具前面排出时会进一步受到前面的阻碍，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)。
在这个变形区域，由于切削层材料受到刀具前刀面的挤压和摩擦，变形进一步加剧，材料在此处纤维化，流动速度减慢，甚至停滞在前刀面上。
而且，切屑与前刀面的压力很大，高达2~3G Pa，由此摩擦产生的热量也使切屑与刀面温度上升到几百度的高温，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。
2) 积屑瘤
切削塑性金属材料时，由于在第二变形区切屑底面与前刀面的挤压和剧烈摩擦，使切屑底层的流动速度低于上层，形成滞流层。
当滞流层与前刀面之间的摩擦力超过切屑金属强度极限时，就会有滞流层的金属粘附堆积在切削刃附近，形成如图4所示的积屑瘤。
图4 积屑瘤
因为积屑瘤经过剧烈的塑性变形，其硬度远高于工件本身的硬度，故能代替刀刃进行切削，起到保护刀刃和增大刀具的前角使切削变形和切削力减小的作用。
因此，一般认为粗加工时产生积屑瘤有一定好处。
但是积屑瘤是不稳定的，它时大时小，时有时无，除其顶端伸出刀刃和刀尖之外，还使切削深度和切削厚度不断变化，影响加工精度并导致切削力波动，可能引起工艺系统振动，在已加工表面上形成沟纹，脱落的积屑瘤碎片也可能嵌入己加工表面，使工件表面质量下降。
因此，精加工时要避免产生积屑瘤。
实践证明，切削速度对积屑瘤的影响最大，高速切削和低速切削都不容易产生积屑瘤。
可以采用以下措施抑制或消除积屑瘤：
a) 首先从加工前的热处理工艺阶段解决。
通过热处理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。
b) 调整刀具角度，增大前角，从而减小切屑对刀具前刀面的压力。
c) 调低切削速度，使切削层与刀具前刀面接触面温度降低，避免粘结现象的发生。
或采用较高的切削速度，增加切削温度，因为温度高到一定程度，积屑瘤也不会发生。
d) 更换切削液，采用润滑性能更好的切削液，减少切削摩擦。
（3） 第三(Ⅲ)变形区
1) 第三(Ⅲ)变形区的变形
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。
切屑类型及影响切屑变形的因素
图5 切屑类型
a)带状切屑 b)挤裂切屑 c)单元切屑 d)崩碎切屑
切屑的控制就是要控制切屑的类型、流向、卷曲和折断。
切屑的控制对切削过程的正常、顺利和安全具有重要的意义。
在有些情况下，切屑的控制是加工过程能否进行的决定性因素。
在数控加工和自动化制造过程中，切屑的控制对加工过程尤为重要。
1、切屑的种类
切屑是金属切削过程中切削过程的一系列复杂的变形过程而形成的。
根据切削程金属的变形特点和变
形程度不同，切屑可分为四类，如图5(a)所示。
1）带状切屑
在加工塑性金属材料时，若切削层金属的剪切滑移变形未达到材料的剪切破坏极限，切屑就呈连续不断的带状，这就是带状切屑。
其内表面由于与前刀面的挤压摩擦而较光滑，外表面可以看到剪切面的条纹，呈毛茸状。
此时切削力波动小，已加工表面质量好。
它是最常见的屑形。
2）节状切屑（挤裂切屑）
在切削速度较低、切削厚度较大的情况下，切削钢及切削黄铜等材料时，切屑的外表面局部达到剪切破坏极限，开裂呈节状，但外形仍为带状，这就是节状切屑。
3）粒状切屑（单元切屑）
在切削速度很低、切削厚度很大的情况下，切削钢以及铅等材料时，由于剪切变形完全达到材料的破坏极限，切下的切屑断裂成均匀的颗粒状，即粒状切屑。
此时切削力波动最大。
4）崩碎切屑
切削铸铁等脆性金属材料时，切削层金属未经明显的塑性变形，就在弯曲拉应力作用下脆断，得到了不规则的细粒状切屑。
这时已加工表面质量较差，切削过程不平稳。
显然，切屑类型是由材料特性和变形的程度决定的，加工相同塑性材料，采用不同加工条件，如在形成节状切屑的条件下，进一步减小前角，加大切削厚度，就可得到粒状切屑；反之，如加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，则可得到带状切屑。
生产中，常利用切屑转化的条件，得到较为有利的切屑类型。
从加工过程的平稳、保证加工精度和加工表面质量考虑，带状切屑是较好的类型。
带状切屑也有不同的形状。
如图6所示。
连绵不断的长条状切屑不便处理，且容易缠绕在工件或刀具上，影响切削过程的进行，甚至伤人。
因而在数控机床上C形切屑是较好的形状。
但其高频率折断会影响切削过程的平稳性。
所以，在精车时是螺卷屑较好，其形成过程平稳，清理方便。
在重型车床上用大切深、大进给量车削钢件时，通常使切屑卷曲成发条状，在加工工件表面上顶断，并靠自重坠落。
在自动线上，宝塔状切屑不会缠绕，清理也方便，是较好的屑形。
车削铸铁、脆黄铜等脆性材料时，切屑崩碎、飞溅，易伤人，并研损机床滑动面，应设法使切屑连成螺状短卷。
图6 切屑的形状
2、切屑的流向、卷曲
1）切屑的流向
如图7所示，在直角自由切削（直角切削是指刀具主切削刃的刃倾角λs =0 时的切削，此时主切削刃与切速度方向成直角，故又称为正交切削。
刀具切削过程中，一条直线刀刃参加切削工作，这种情况称之为自由切削）时，切屑在正交平面内流出。
在直角非自由切削时，由于刀尖圆弧半径和切削刃的影响，切屑流出方向与正交平面形成一个出屑角η，η与主偏角kr和副切削刃工作长度有关；斜角切削时，切屑的流向受刃倾角λs影响，出屑角η约等于刃倾角λs。
图8是λs对切屑流向影响示意图。
卷屑槽斜角也影响切屑的流向和屑形。
外斜式槽形使切屑向工件方向流出，内斜式槽形使切屑背离工件方向流出。
图7 切屑的流向
图8 λs对切屑流向的影响
2）切屑的卷曲 切屑的卷曲是由于切削过程
中的塑性变形和摩擦变形、切屑流出时的附
加变形而产生的。
通过在前刀面上制出的卷
屑槽（断屑槽）、凸台、附加挡块以及其他
障碍物可以使切屑产生充分的附加变形。
采
用卷屑槽能可靠地促使切屑卷曲，切屑在流
经卷屑槽时，受外力F作用产生力矩M使切
屑卷曲，如图9所示。
图9 切屑的卷曲
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