4.金属切削的基本规律
第一章金属切削过程的基础知识
进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位 移，单位是mm/r（毫米/转）。
对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行 工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一 个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。
1.1.2.3 刀具工作角度的参考系
上述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主 运动，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，往往不能确切地反映切削加工的真实情形。只有用合
成切削运动方向ve来确定参考系，才符合切削加工的实际。
例如，图1.10所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于
tanγn =tanγ0.cosλs cotαn =cotα0.cosλs
1.1.3.1主剖面与法剖面内的角度换算
以前角计算公式为例，公式推导如下：
tan n
ac Ma
tan o
ab Ma
tan n tan o
ac Ma Ma ab
ac ab
coss
tan n tan o cos s
1.1.3.2 主剖面与任意剖面的角度换算
（3）合成运动与合成切削速度
当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一 点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用 合成速度向量ve表示。如图1.3所示，合成速度向量等 于主运动速度与进给运动速度的向量和。即
ve=vc+vf
(1.1)
图1.3 切削时合成切削速度
1.1.1.2 切削用量三要素
合成切削运动方向ve不同，后刀面与加工表面之间的接触
金属切削过程的基本规律
金属切削过程的基本规律金属切削过程中的变形一、切屑的形成过程1．变形区的划分切削层金属形成切屑的过程就是在刀具的作用下发生变形的过程。
图2-10是在直角自由切削工件条件下观察绘制得到的金属切削滑移线和流线示意图。
流线表明被切削金属中的某一点在切削过程中流动的轨迹。
切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域：（1）第一变形区从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。
OA线和OM线之间的区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。
（2）第二变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，基本上和前刀面平行。
这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。
（3）第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。
这一区（图中Ⅲ区）称为第三变形区。
在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。
OA称作始滑移线，OM称作终滑移线。
当金属沿滑移线发生剪切变形时，晶粒会伸长。
晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角ψ。
在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为0．02－0．2mm，所以可以用一剪切面来表示（图2－12）。
剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以υ表示。
2．切屑的受力分析在直角自由切削的情况下，作用在切屑上的力有：前刀面上的法向力Fn 和摩擦力Ff；剪切面上的正压力Fns和剪切力Fs；这两对力的合力互相平衡，如图2－14所示。
如用测力仪直接测得作用在刀具上的切削分力F c和F p，在忽略被切材料对刀具后刀面作用力的条件下，即可求得前刀面对切屑作用的摩擦角β，进而可近似求得前刀面与切屑间的摩擦系数μ。
二、切削变形程度切削变形程度有三种不同的表示方法，分述如下。
1．变形系数在切削过程中，刀具切下的切屑厚度h ch通常都大于工件切削层厚度h D，而切屑长度l ch却小于切削层长度l c。
金属切削加工的基本知识
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f是工件或刀具每回转一周时两者沿进
给运动方向的相对位移，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
4技能训练应知篇之金属切削过程及其基本规律
（3）影响积屑瘤形成的因素 1）工件材料塑性大，加工时产生积屑瘤的可能 性大，加工脆性材料时，一般不产生积屑瘤； 2）切削速度过高或过低都不会产生积屑瘤，中 等速度范围内最易产生，如图4-9所示；切削速 度是通过切削热变化来体现 出对积屑瘤形成的影响的； 3）刀具前角大，能减小切 屑变形和切削力，降低切削 温度，能抑制积屑瘤产生或 减小积屑瘤的高度； 4）切削液可减少切削热和 图4-9 切削速度对 改善摩擦，抑制积屑瘤产生。 积屑瘤的影响
四、切削变形程度的衡量
衡量切削变形常用切削变形系数Λh、剪切应变ε 和剪切角 作为衡量切削变形程度的指标。 1．切应变ε（也称剪应变或相对滑移） 它是反映切削变形中金属滑 移本质的系数，切削层中m'n' 线滑移至m"n" 位置时的瞬时 位移为Δy，实际上Δy的值 很小，滑移量为Δs。滑移量 Δs越大，说明变形越严重。 由右图所示几何关系可得出 以下相对滑移关系表达式：
在整个刀-屑接触区内的正应力 分布情况是， 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。在前刀面刀 -屑接触区内，各点的正应力和切应力是不 相等的，所以，前刀面上各点的摩擦状态是 不同的，刀-屑摩擦系数也是变化的。且内 摩擦系数远远大于外摩擦系数的值。 一般切削条件下，来自粘结区的摩擦力约占 切削过程中总摩擦力的85%，可见，内摩擦 在刀-屑接触摩擦中起了主要作用，所以， 研究前刀面摩擦时应以内摩擦为主，这也是 切削摩擦不服从古典滑动摩擦法则的原因。
（2）第二变形区（也写成第II变形区） 是指刀-屑接触区域II。切屑沿前刀面流出 时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，切屑 卷曲，使朝向前刀面的切屑底层金属呈纤 维化，流线方向基本上和前刀面平行。 （3）第三变形区（也写成第III变形区） 指刀-工接触区域III。已加工表面受到切削 刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦，产生 径向和切向弹性与塑性变形，造成工件已 加工表层晶粒纤维化与加工硬化。 三个变形区里的切削变形互相牵连，切削变 形是整体行为，是在极短时间内完成的。
金属切削过程的基本规律
2、剪切角Φ ：剪切面与切削速度方向之间的夹角。
45(o) （3-3）
整理ppt
3. 相对滑移ε：滑移距离Δs与单元厚度Δy之比。 ε=Δs/ Δy =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctg Φ+ tan(Φ -γ0）
整理ppt
五、前面上摩擦特点
滞流层：接近前刀面的切屑 底层晶粒拉长，形成与前刀 面平行的纤维层，流速很慢， 变形程度非常剧烈。
变形特征：
挤压、摩擦与回弹 金属进入第一变形区 时，晶粒因压缩而变长， 因剪切滑移而倾斜。
金属层接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的 纤维层，最后在O点断裂。 整理ppt
已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于
已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生
加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。
经过严重塑性变形而使表 面层硬度增高的现象称为 加工硬化亦称冷硬。
硬化程度的指标: •加工硬化程度N •硬化层深度△hD
NH1H10% 0 H
H1是已加工表面显微硬度， H是金属材料基体显微硬度
整理ppt
减轻硬化程度的措施： 1)磨出锋利的切削刃 2)增大前角或后角 3)减小背吃刀量ap 4)合理选用切削液
整理ppt
八、影响切削变形的主要因素
1．加工材料
强度 、硬度
刀-屑面间正压力 、平均正
应则力由σ：avtanF Fn f1 1A Aff11af va f v
(3-4)
45(o)（3-3）
h
cos(o) s in
（3-2）
整理ppt
2．前角γo
前角γo增大，楔角βo减小，切削刃钝圆弧半 径rn减小，切屑流出阻力小，使摩擦系数μ减 小，剪切角φ增大，故切削变形减小。
金属切削过程的基本规律.
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12
切削层金属的变形
二、切削层金属的变形 1. 变形区的划分（以直角自由切削方式切削塑性材料为例）
根据实验，切削层金属在刀具 作用下变成切屑大体可划分三 个变形区。
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金属切削过程中滑移线和流线示意图
（l）第一变形区（Ⅰ）
从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到 OM 线 （ 终 滑 移 线 ） 金 属 晶 粒 剪 切 滑 移 基 本 结 束 ， AOM区域叫第一变形区。
忽略切屑宽度的变化，有a=l=
变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易
求得，生产中常用。
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变形系数求法
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(3) 剪应变
按剪应变即相对滑移关系有
= s / y， 而 s = NP，y = MK故
=NP / MK = (NK+KP) / MK = ctg + tg(-0)
2
2) 切削力
掌握切削力的来源、切削合力、分力及切削功率 牢固掌握影响切削力的主要因素；
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3
3） 切削热和切削温度
掌握切削热的来源及传出规律； 掌握切削区的温度分布规律； 牢固掌握影响切削温度的主要因素；
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4
4) 刀具磨损、破损
牢固掌握刀具的磨损形态及刀具磨损的主要原因； 牢固掌握刀具磨钝标准及刀具耐用度的概念； 掌握各切削参数与刀具耐用度的关系及合理耐用度的
(-0) 为切削合力Fr 与切削速度方向的夹角，称作用角，以表示。
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可得如下结论
前角 o 增大时， 增大，变形减小。故在保证刀刃 强度条件下增大前角可以改善切削过程（降低切削 力、温度、提高表面质量等）；
第一章 金属切削过程中的基本规律讲解
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。
金属切削过程的基本规律及应用PPT课件
金属切削过程
金属切削过程:
是指通过切削运动，使刀具从工件上切下多余的金 属层，形成切屑和已加工表面的过程。
在这一过程中产生了一系列的现象，如切削变形、 切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
本节主要研究诸现象的成因、作用和变化规律。掌 握这些规律，对于合理使用与设计刀具、夹具和机床， 保证切削加工质量，减少能量消耗，提高生产率和促
切削变形
取金属内部质点P来分析滑移过程： P点移到1位置时,产生了塑性变形。即在该处剪应力达到 材料的屈服极限,在1处继续移动到1′处的过程中,P点沿最大 剪应力方向的剪切面上滑移至2处,之后同理继续滑移至3、4 处,离开4处后,就沿着前刀面方向流出而成为切屑上一个质点。 在切削层上其余各点,移动至OA线均开始滑移、离开OM 线终止滑移，在沿切削宽度范围内，称OA是始滑移面， OM是终滑移面。OA、OM之间为第Ⅰ变形区。由于切屑 形成时应变速度很快、时间极短，故OA、OM面相距很近， 一般约为0.02～0.2mm，所以常用OM滑移面来表示第一变 形区，OM面亦称为剪切面。OM与切削速度方向的夹角称 为剪切角Φ。
产生滑移变形外，还有挤压、摩擦等作用，Λh 主要从 塑性压缩方面分析；而ε值主要从剪切变形考虑。所以，
ε 与Λh 都只能近似地表示切削变形程度。
切削变形
（2）第二变形区内金属的挤压摩擦变形 经过第一变形区后,形成的切屑要沿前刀面方向排出,还必 须克服刀具前刀面对切屑挤压而产生的摩擦力。切屑在受前 刀面挤压摩擦过程中进一步发生变形(第二变形区的变形)这 个变形主要集中在与前刀面摩擦的切屑底面一薄层金属里,表 现为该处晶粒纤维化的方向和前刀面平行。这种作用离前刀 面愈远影响愈小。 切屑形成模型只考虑剪切面的滑移,实际上由于第二变形区 的挤压,这些单元底面被挤压伸长,从平行四边形变成梯形，造 成了切屑的弯曲。应指出,第一变形区与第二变形区是相互关 联的。前刀面上的摩擦力大时,切屑排出不顺,挤压变形加剧, 以致第一变形区的剪切滑移变形增大。
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。
3第三章金属切削过程的基本规律
（1）工件材料的影响
工件材料的塑性或韧性越高，切屑越不易折断，使切 屑与前刀面间摩擦增加，故切削力增大。 注意点：材料硬化能力越高，则力越大。 奥氏体不锈钢，强度低、硬度低，但强化系数大，较 小的变形就会引起材料硬度提高，所以切削力大。 铜、铅等塑性大，但变形时，加工硬化小，则切削力 小。
3.1.7 影响切削变形的主要因素
进给量f增大，切削厚度ac增加，平均正应力av增 大，正压力Fn增大，因此摩擦系数μ下降、剪切 角φ增大。致使变形系数ξ减小。 切削厚度ac增加，切屑中平均变形减小；反之， 薄切屑的变形量大。
3.2 切削力
概念： 切削过程中，刀具施加于工件使工件材 料产生变形，并使多余材料变为切屑所 需的力称为切削力。 而工件低抗变形施加于刀具称为切削抗 力，在分析切削力以及切削机理时，切 削力与切削抗力意义相同。 意义： 切削力是影响质量的重要因素； 是机床、刀具、夹具设计、和计算动力 消耗的主要依据。还可用来监控刀具磨 损与加工表面质量。
（2）切削用量的影响
切削速度 加工塑性金属时，主要因素为积屑瘤与摩擦。 低、中速（5－20m/min）：υ提高，切削变形 减小，故Fz逐渐减小；积屑瘤渐成。 中速时（20m/min左右）：变形值最小，Fz减 至最小值，积屑瘤最高，大前角作用。 超过中速，υ提高，切削变形增大，故Fz逐渐 增大。积屑瘤消失。 高速（υ＞60m/min），切削变形随着切削速 度增加而减小，Fz逐渐减小而后达到稳定。 切削脆性金属，因为变形和摩擦均较小，故切 削速度υ改变时切削力变化不大。
以上切屑虽然与加工不同材料有关，但加工同一种材料采用不同 的切削条件也将产生不同的切屑。如加工塑性材料时，一般得到 带状切屑，但如果前角较小，速度较低，切削厚度较大时将产生 挤裂切屑；如前角进一步减小，再降低切削速度，或加大切削厚 度，则得到单元切屑。掌握这些规律，可以控制切屑形状和尺寸， 达到断屑和卷屑目的。
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第四章金属切削的基本规律一．切屑的形成1.切削层变形的实质切削层变形是指切削层在刀具的作用挤压作用下，经过剧烈的变形后形成切屑而脱离工件的过程。
它包括切削层沿滑移面的滑移变形和切屑在前刀面上排出时的滑移变形这两个阶段。
图4-1 塑性金属切削层在刀具作用力F的挤压下，沿着滑移面0M方向（与待加工表面近似成450角度）滑移后形成切屑的。
在形成切屑的过程中，存在着金属的弹性变形和塑性变形。
为了进一步分析变形的特殊规律，通常把切削刃作用部位的金属层划分为三个变形区，见图4-2。
图4-1 切屑过程中的剪切线图4-2 三个变形区第一变形区从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。
从OA线到OM线区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。
第二变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，基本上和前刀面平行。
这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。
第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。
这一区域（图中Ⅲ区）称为第三变形区。
这三个变形区各具特点，又存在着相互联系、相互影响。
同时，这三个变形区都在切削刃作用下，是应力比较集中，变化比较复杂的区域。
2.切屑的形成过程在图4-3a中，切削层在作用力F的作用下，使切削刃处的金属首先产生弹性变形，接着产生塑性变形。
塑性变形的表现是使切削层里的金属沿倾斜的剪切面滑移，这一剪切面不是一个平面，而是由许多曲面构成的剪切区。
图中0AB是始滑移面。
由于切屑形成时的速度很快，时间短，0AB与0CD面相距很近，一般约为0.02～0.2mm，所以也可以用一个剪切面（OBC）来表示。
切屑的形成过程（图4-3），可以粗略地看作金属切削层逐步移至剪切面OBC,即面片地产生滑移。
这个过程连续地进行，切削层便连续地通过前刀面转变面切屑。
由此可见，第一变形区就是形成切屑的变形区。
图4-3 切削形成过程3.切屑的类型切削金属时，由于工件材料不同，切削条件不同，切削过程中变形的程度也就不同，所形成的切屑形态多种多样。
归纳起来，可分为下列四种类型，如图4-4所示。
图4-4 切削的基本形态（1）带状切屑（图4—4a）带状切屑呈连续状，与前刀面接触的底面是光滑的，外面是毛茸的，在显微镜下可观察到剪切面的条纹。
它的形成条件是切削材料经剪切滑移变形后，剪切面上的切应力未超过金属材料的破裂强度。
一般在切削塑性材料，如低碳钢、铜、铝等材料形成此类切屑。
其切削过程平稳，切削力波动小，但必要时应采取断屑措施，以防对工作环境和工人安全造成危害。
（2）节状切屑（图4—4b）节状切屑的外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。
它是由于切削层变形较大，局部剪切面上的切应力达到了材料的破裂强度。
它多产生于工件塑性较低，切削厚度较大，切削速度较低和刀具前角较小的情况下。
其切削过程较不稳定，切削力波动较大。
3）粒状切屑（图4—4c）粒状切屑基本上是分离的梯形单元切屑，是进一步减小切削速度和前角，增加切削厚度，使整个剪切面上的切应力超过材料的破裂强度时便可得到这种切屑。
4）崩碎切屑（图4—4d）崩碎切屑属于脆性材料的切屑。
由于脆性材料塑性小，抗拉强度低，刀具切入后，金属未经塑性变形就被挤裂或在拉应力下脆断，形成不规则的崩碎切屑。
同一加工件，切屑的类型可以随切削条件的不同而改变，在生产中，常根据具体情况采取不同的措施来得到需要的切屑，以保证切削加工的顺利进行。
例如，增大前角、提高切削速度或减小切削厚度可将节状切屑转变成带状切屑。
二．积屑瘤在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，在刀具前面靠近刀刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这块金属就是切削过程中产生的积屑瘤，或称刀瘤。
1.积屑瘤的产生切削过程中，刀—屑间的摩擦，使刀具前刀面十分洁净，在一定温度和压力下，切屑底层金属与前刀面接触处发生粘结，形成了积屑瘤，如图4-5所示。
随后，积屑瘤逐渐长大，直到该处的温度和压力不足以产生粘结为止。
积屑瘤在形成过程中是一层层增高的，到一定高度会脱落，经历了一个生成、长大、脱落的周期性过程。
图4-5 积屑瘤的形成2.积屑瘤的作用和影响（1）保护刀具。
积屑瘤包围着切削刃，同时覆盖着一部分前刀面，能代替切削刃和前刀面进行切削，从而减少了刀具磨损，起到保护刀具的作用。
（2）增大前角。
积屑瘤具有30°左右的前角，因而减少了切削变形，降低了切削力。
（3）增大切削厚度。
积屑瘤前端伸出于切削刃之外，使切削厚度增加了△hD值，且是变化的，因而影响了工件的尺寸精度。
（4）增大已加工表面粗糙度值。
积屑瘤高度的周期性变化，使切削厚度不断变化，以及由此而引起振动，积屑瘤粘附在切削刃上很不规则，导致在已加工表面上刻划出深浅和宽窄不同的沟纹，脱落的积屑瘤碎片留在已加工表面上。
3.控制积屑瘤的措施（1）降低材料的塑性。
机床在切削时，金属变形大，切屑与刀具前面之间的接触而积大，并在高温高压作用下，紧密接触，形成较高的摩擦力，很容易粘接成积屑瘤。
（2）选择合适的切削速度。
在切削塑性高的材料时，应当采用较低的切削速度，切屑流动缓慢，切削温度较低，切屑与前面的摩擦力，尚未超过金属分子的结合力，所以，不会产生积屑瘤；机床当切削度较高时，切削温度很高，切屑底层金属变软，摩擦系数明显下降，积屑瘤也不会产生。
实践证明，当切削速度15- 20m/min时，切削温度约为300C0左右，平均摩擦系数最大，外摩擦力也最大，积屑瘤的高度达到最大值。
（3）增大刀具前角，降低总切削力和切削热，使切削温度下降，不容易产生积屑瘤。
（4）减小进给量，将切削厚度变薄，使切屑与前面之间的摩擦压力减弱，接触长度变短，摩擦系数减小，切削温度降低，也不容易产积屑瘤。
（5）合理使用切削液，既能降低切削温度，又可减少切屑与前面的摩擦力，从而抑制积屑瘤的产生。
此外，前刀面上的表面粗糙度较细也能减小积屑瘤。
三．加工硬化1.加工硬化的形成由于刀具的切削刃口不会绝对锋利而存在钝圆半径，这就使切削层内一层薄薄的金属经过挤压变形后留在己加工表面上。
此外，由于后刀面上有磨损棱面和存在己加工表面的弹性变形恢复现象，使后刀面对己加工表面进行挤压、摩擦而进一步产生变形，提高了表面硬度（是原来工件材料硬度的1.8～2倍）。
这种现象称为加工硬化，也称为冷硬现象。
变形程度越大，则己加工表面硬化程度越高，硬化层的深度也越深。
2.加工硬化对切削加工的影响加工硬化现象对金属切削中工有着直接的影响，在下一道工序加工时，将会增加工、刀具的磨损。
更严重的是使己加工表面上出现微细裂纹和表面残余应力，影响零件的表面质量。
所以减小加工硬化的影响，尤其在精加工时，是不可忽略的一个方面。
但是加工硬化能提高己加工表面的硬度、强度和耐磨性。
在控制残余应力和避免己加工表面出现细微裂纹的条件下，可以利用加工硬化现象来改善零件的使用性能，如采用滚压加工及冷挤压等工艺。
四．切削力1.切削力的来源总切削力是切削层金属的变形抗力、刀具前面与切屑之间的摩擦力以及后面与过渡表面之间的摩擦力的总和。
在切屑形成过程，切屑与刀具的前刀面之间及切削表面与刀具的后刀面之间要发生摩擦，因此刀具在切削加工时必然要克服材料的变形抗力及前、后刀面上的摩擦阻力。
这些作用在刀具上所有力的合力称之为刀具的一个切削部分上的总切削力，也称切削合力，如图4-6所示体现了切削力的来源。
2.切削力的分解总切削力的方向、大小将随工件材料的性质、切削用量的大小及刀具的几何形状的变化而变化，因此通常将其分解成几个方向既定的分力。
如图4-7所示，切削力的分解。
（1）主切削力（切向力）Fc 主运动方向上的切削分力，切于过渡表面并与基面垂直，消耗功率最多，它是计算刀具强度、设计机床零件、确定机床功率的主要依据。
（2）进给力（轴向力）Ff 作用在进给方向上的切削分力，处于基面内并与工件轴线平行。
是设计进给机构、计算刀具进给功率的依据。
（3）背向力（径向力或吃刀力）Fp 作用在吃刀方向上的切削分力，处于基面内并与工件轴线垂直的力。
它是确定与工件加工精度有关的工件挠度、切削过程的振动的力。
图4-6 切削力的来源图4-7 切削力的分解3.影响切削力的主要因素（1）工件材料。
材料的强度愈高，硬度愈大，切削力愈大；在强度、硬度相近的材料中，塑性、韧性大的，或加工硬化严重的，切削力大。
（2）切削用量。
背吃刀量增大一倍时，切削力增大一倍，进给量增大一倍时，切削力增大70%～80%。
（3）刀具几何参数。
前角增大，切削力减小。
主偏角适当增大，使切削厚度增加，单位切削面积上的切削力减小。
在切削力不变的情况下，当主偏角增大，背向力减少，背向力小了，对防止加工细长轴类零件弯曲变形、减少振动十分有利。
4）合理使用切削液，可以减小切削力。
五．切削热与切削温度在切削过程中，由于切削层金属的弹性变形、塑性变形以及摩擦而产生的热，称为切削热。
切削过程中的切削热和由它引起的切削温度升高，直接影响刀具的磨损和寿命，并影响工件的加工精度和已加工表面质量。
1.切削热的产生和传出在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能。
所以三个变形区就是三个发热源，如图4-8所示。
产生的热由切屑、刀具、工件和周围介质传导出去。
影响热传导的主要因素是工件和刀具材料的热导率、加工方式和周围介质的状况。
切削区域(工件、切屑、刀具三者之间的接触区)的平均温度，称为切削温度。
切削温度可用仪器测定，也可通过切屑的颜色大致判断。
如切削碳素钢，切屑的颜色从银白色、黄色、紫色到蓝色，则表明切削温度从低到高。
图4-8 切削热的产生和传出2.影响切削温度的主要因素（1）切削用量。
当vc 、f、ap增大时，单位时间金属切除量增多，变形和摩擦加剧，切削中消耗的功率增大，产生的热量多。
（2）刀具几何参数。
前角增大，切削热减小，使切削温度降低；主偏角减小，使切削厚度减小，切削宽度增大，刀刃散热条件得到改善，故切削温度下降。
（3）工件材料。
当工件材料的强度、硬度、塑性增加时，切削中消耗的功率增多，产生的热量多，使切削温度升高。
热导率大时则热量传出多，使切削温度降低。
（4）刀具磨损的影响。
刀具后刀面磨损时，使刃前区塑性变形增加，刀具与工件间的摩擦加剧，均使切削温度升高。
在切削中使用切削液，可降低切削温度。
六．己加工表面粗糙度1. 已加工表面粗糙度的产生已加工表面粗糙度是指零件表面上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征。
它主要是由机械加工形成的（表面粗糙度、表面波纹度、表面缺陷、表面几何形状）,直接影响机械零件的配合性质，表面的耐磨性、抗腐蚀性、疲劳强度、密封性、导热性及使用寿命。
因此，表面粗糙度是评定机器和机械零件量的重要指标之一，是机械零件的生产、加工和验收过程中一项必不可少的质量标准。