切屑的种类及形成
第二章第1节-金属切削过程及切屑类型分析
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切屑与前刀面的摩擦
第一节 金属切削过程及切屑类型
积屑瘤
在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢
料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面呈三角
状的硬块,称为积屑瘤。
它的硬度很高，通常是
工件材料的2—3倍，在
切屑
处于比较稳定的状态时，
能够代替刀刃进行切削。
积屑瘤
刀具
积屑瘤
切屑的种类
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
变形程度表示方法
变形系数
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层的变形程度。
◆ 厚度变形系数
h
hch hD
◆ 长度变形系数
L
LD Lch
Lch LD
切屑与切削层尺寸
第一节 金属切削过程及切屑类型
根据体积不变原理，则
h
lc lch
hch hDOMຫໍສະໝຸດ sin(90 OM sin
第二章 金属切削基本理论及应用
第一节 金属切削过程及切屑类型
金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过 程，在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切 削的矛盾，产生许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀 具磨损和加工硬化等。
切屑种类及断屑
其中带状屑连绵不断，经常缠绕工件或刀 具表面，且不易清除。不仅划伤工件表面、 损坏刀具，而且极易伤人。因此，除特殊 情况下，应尽量避免带状屑。
通常采用断屑的方法、即将带状屑折断成 为粒状、半环形状、螺旋状等。
1．车削切削层参数
如图所示，刀具车削工件外圆时，切削刃 上任一点走的是一条螺旋线运动轨迹，整 个切削刃切削出一条螺旋面。工件旋转一 周，车刀由位置I移动到位置II，移动一个 进给量f ，切下金属切削层。此点的参数是 在该点并与该点主运动方向垂直的平面内 度量。
（1） 切削层公称厚度hD 在主切削刃选定点的基面内，垂直 于过渡表面的切削层尺寸，称为切削层公称厚度。切削层截面 的切削厚度为
hD ＝ f sinκr
κr为刀具主偏角，即刀具主切削刃与进给 方向的夹角。根据上式可以看出，进给量f 或刀具主偏角κr增大，车削切削层厚度hD 增大。
（2） 切削层公称宽度bD 在主切削刃选 定点的基面内，沿过渡层表面度量的切削
层尺寸，称为切削层公称宽度。切削层截 面的公称切削宽度为
bD ＝ ap/sinκr
工件材料脆性越大， 刀具前角越小，切削 深度和进给量越大， 越易产生此类切削
(1)切屑的形态可随切削条件不同而改变
(2)可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的
方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工
质量
使粒状切屑、
增大前角
节状切屑向带 状切屑转化
提高切 削速度
减小进给量
有利于
使切削过 程平稳
带状切屑是一种连绵 不断的、底面光滑、背 面呈毛茸状的切屑。
切屑的种类及形成.
切屑的种类及形成
一、带状切屑
带状切屑是最常见的—种切屑。
它的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的；如用显微镜观察，在侧面上也可以看到剪切面的条纹，但每个层片薄，肉眼看起来大体是平整的。
一般加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大，得到的往往是这类切屑。
它的切削过程比较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。
二、节状切屑
节状切屑，又称挤裂切屑，和带状切屑不同之处在于外弧表面成锯齿形，内弧表面有时有裂纹。
这种切屑大都在切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。
三、粒状切屑(单元切削)
当切屑形成时，如果整个剪切面上剪应力超过了材料的破裂强度，则整个单元被切离，成为梯形的粒状切屑。
由于各粒形状相似，所以又叫单元切屑。
四、崩碎切屑
切削脆性金属时，由于材料的塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属末经明显的塑性变形就在张应力状态下脆断,形成不规则的碎块状切屑,同时使工件加工表面凹凸不平。
工件材料越是硬脆，切削厚度越大时，越容易产生这类切屑。
前三种切屑是切削塑性金属时得到的。
形成带状切屑时切削过程最平稳，切削力的波动最小，形成粒状切屑时切削力波动最大。
在生产中—般最常见到的是带状切屑；当切削厚度大时，则得到节状切屑，单元切屑比较少见。
在形成节状切屑的情况下，改变切削条件：进一步减小前角，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑；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。
这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。
切屑种类
资料由：提供！！
切屑种类
(1)带状切屑这是最常见的一种切屑，外形连续不断呈带状，底面光滑。
背面呈毛茸状。
一般以大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给璧切削塑性材料时，形成此类切屑。
其最大的优点是切削过程平稳.切削力变化小，加工表面粗糙度小。
但切屑连续容易产生缠绕.划伤已加工表面，因此耍采取断屑措施。
(2)挤裂(节状)切屑切屑接触面有裂纹，外表面呈锯齿形。
常在以较小前角的刀具.低速和较大进给量切削中等硬度的钢材时产生。
形成挤裂切屑时，切削力会产生一定的波动，造成切削过程不平稳，使加工表面较粗糙。
(3)单元(粒状)切屁在挤裂切屑产生的前提下，当切削速度进一步降低、进给量进一步增大、前角进一步减小时，挤裂切屑的裂纹将会扩展到整个断面上.整个变形单元则被分离，成为梯形的单元切屑。
此时，切削过程更不稳定，加工表面更粗糙。
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第三节金属切削过程中的变形
2、第二变形区（纤维化） 第二变形区（纤维化）
（2）剪切角Φ与前刀面上摩擦角β的关系 作用在切屑上的力有 前刀面上的法向力Fn、摩擦力Ff、剪切面上的正压力Fns和剪应力Fs。 简化后作用在切屑上的力 Fr为切削合力、 Φ为剪切角、 β是Fn与Fr之间的夹角摩擦角、Fz是切 削运动方向的分力、和Fy是与运动方向垂直的分力。
a)积屑瘤的形成 切削加工时，切屑与前刀面发生强烈摩擦而形成新鲜表面接触。当接触面具 有适当的温度和较高的压力时就会产生粘结（冷焊）。于是，切屑底层金属 与前刀面冷焊而滞留在前刀面上。连续流动的切屑从粘在刀面的底层上流过 时，在温度、压力适当的情况下，也会被阻滞在底层上。使粘结层逐层在前 一层上积聚，最后长成积屑瘤。 所以积屑瘤的产生以及它的积聚高度与 金属材料的硬化性质有关，也与刃前区 演示1 积屑瘤形成过程 演示2 演示3 的温度和压力分布有关。一般说来，塑 性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生 积屑瘤；温度与压力太低，不会产生积 屑瘤；反之，温度太高，产生弱化作用， 也不会产生积屑瘤。走刀量保持一定时， 积屑瘤高度与切削速度有密切关系。
二、切削层金属的变形
以直角自由切削方式切削塑性材料为基础模型研究切屑形成过程。
大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切 屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。
二、切削层金属的变形
1、变形区划分 2、第一变形区（剪切滑移） 第一变形区（剪切滑移） 3、第二变形区（纤维化） 第二变形区（纤维化） 4、第三变形区（纤维化与加工硬化） 第三变形区（纤维化与加工硬化）
1、变形区划分
根据实验，切削层金属在刀具作用下变成切屑的形态大体可划分为三个变形区 第一变形区（剪切滑移） 第二变形区（纤维化） 第三变形区（纤维化与加工硬化）
机械加工切屑形成过程及种类
机械加工切屑形成过程及种类机械加工是指利用机床进行金属材料切削、锉削、抛光等工艺，将工件加工成所需形状和尺寸的加工方法。
在机械加工过程中，由于工具与工件之间的相对运动，会产生切屑。
切屑是指在机械加工过程中，由于切削力的作用和切削部分和工件材料之间的摩擦力的作用，使金属材料脱离工件而形成的废料。
1.切削过程：在机械加工过程中，工具相对于工件进行切削。
切削过程是切屑形成的起点。
切削过程中切削刀具与工件的摩擦力和切削力作用于工件上。
2.金属切错：由于切削刀具和工件的相互作用力，金属材料会发生切削变形，切削很薄的切片和切削薄片之间的间距，即切削错觉。
这种切削错觉会导致材料分离和产生切削切，形成切削筹码。
3.切削筹码分离：随着切削过程的进行，切削刃不断深入工件的表面，形成足够深度的切削面。
在切削过程中，切削筹码被切削刃压向后方，并在切削刃之后分离。
4.切屑形成：随着切削刃逐渐深入工件，切削刃与工件接触的接触面积逐渐增加。
切削刃生成的切削面与工件表面接触，金属材料开始被分离，形成切插和切插在切削刃上的切插形成切屑。
切屑根据其形状和特点可以分为以下几类：1.螺旋卷屑：螺旋卷屑是机械加工中最常见的切屑形式之一、它的形状类似于螺旋形。
螺旋卷屑形成是因为切削刃与工件表面之间的摩擦力和切削力，使金属材料呈螺旋形状被分离。
2.螺纹形卷屑：螺纹形卷屑与螺旋卷屑类似，但具有螺纹形状。
螺纹形卷屑主要在对内螺纹切削中产生。
3.花形卷屑：花形卷屑是螺旋卷屑的一种特殊形式。
它的形状类似于花瓣，具有很高的韧性和弯曲性。
花形卷屑主要在刃具前部有圆角的切削中产生。
4.细末卷屑：细末卷屑是切削薄片脱离工件表面时变形和分离的结果。
这种切屑形态常见于高速切削和高速铣削等加工过程。
5.碎屑：碎屑是在没有明显的切削形状的情况下产生的废料。
碎屑主要在金属材料脆性较高时产生。
总结起来，机械加工切屑的形成过程可以概括为切削过程、金属切错、切削筹码分离和切屑形成。
第一章 金属切削基本知识
刀具角度对加工过程的影响
1. 前角（0） ① 减小切屑的变形；
作用 ② 减小前刀面与切屑之间的摩擦力。
a .减小切削力和切削热； 所以 0 ： b .减小刀具的磨损；
c .提高工件的加工精度和表面质量。
0
0选择：
加工塑性材料和精加工—取大前角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小前角（0 ）
前角（0）可正、可负、也可以为零。
➢ 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
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变
M
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
O F
力与滑移量继续增大，达到断裂强度
c）切削
后角（ 0）只能是正的。
精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80 3 . 主偏角（kr）
作用：改善切削条件，提高刀具寿命。
减小kr：当ap、f 不变时，则 aw 、ac — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。
dw
ap
dm
但减小kr
Fy 、
n
Fx ，加大工件的变形
挠度，使工件精度降
化学惰性
低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大
耐磨性 低 加工质量
低
较高
高 最高
最高
很高
一般精度 Ra≤0.8 Ra≤0.8 IT7-8 IT7-8
高精度 Ra=0.1-0.05
IT5-6
Ra=0.4-0.2
IT5-6 可替代磨削
低速加 加工对象 工一般
机械制造基础第十章金属切削加工基础知识
3、切削用量
2）进给量f(mm/r) 指(车)刀具相对于工件旋转一转,在进
给方向的位移量。单位为：mm/r或mm/str。
3、切削用量
3）背吃力量ap(mm) 指工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直
距离，单位为：mm。
aP＝
Dd 2
式中：d 为已加工表面的直径(mm)。
生产中为提高效率一般对工件分粗、精加工阶
5、刀具结构
5、刀具结构
5、刀具结构
切削过程录像
四、金属切削过程
1、切屑形成及种类 1）切屑形成 塑性材料的切屑过程是一个：挤压变
形切离过程；经历了：弹性变形、塑性变形、挤 裂和切离四个阶段。 2）切屑的种类 ①带状切屑 ②节状切屑 ③崩碎切屑
2、积屑瘤
2、积屑瘤对切削过程的影响 优点： ①硬化刀刃保护刀具； ②增大前角γ利切削； ③粗加工时利用之。 不足：时积时流使工件表面粗糙；精加工时，予以限制。
2、切削运动 1）三个表面 在切削加工过程中，工件上存在三个不断变化的表面，
即：已加工表面、待加工表面和过渡表面。 （1）待加工表面 工件上即将切去切屑的表面。 （2）已加工表面 工件上已切去切屑的表面。 （3）过渡表面 工件上由切削刃形成的那部分表面，
即已加工表面和待加工表面之间的过渡表面。
2、切削运动
4、车刀的几何角度及其作用
2）后角αo 指主后刀面与切削平面之间的夹角。 作用：减小后刀面与工件之间的摩擦，它也和
前角一样影响刃口的强度和锋利程度。 选择原则：与前角相似，一般后角值为6～8
度。 3）主偏角 γ 指主切削平面与假定工作平面间夹角。
作用：影响切削刃工作长度、背向力、刀尖强 度和散热条件；主偏差越小，背向力越大，切削 刃工作长度越大，散热条件越好。
金属切削过程的基本规律.
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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）；
常见铁屑类型
常见铁屑类型
铁屑是金属类的切屑，常见于机加工生产过程中。
根据不同的分类标准，铁屑可以分为以下几种类型：
1. 按形态分类：
* 颗粒状铁屑：大小类似于指甲盖。
* 刨花卷料铁屑：形状类似于头发丝。
* 螺旋形铁屑：常见于车削钢材时，由于车床刀具与工件的配合间隙较小，切削刃进给量较小，出现了大量的摩擦，从而使铁屑不断弯曲、交织成螺旋形状。
2. 按产生方式分类：
* 冷却剂铁屑：车床在使用过程中，冷却液与铁屑混合产生的一种铁屑。
冷却液一般用于冷却和润滑车床刀具和工件，但由于冷却液与铁屑混合，容易形成污垢和沉积物，会影响车床的正常工作。
3. 按尺寸分类：
* 铁粉：含有铁元素的粉末，是从铁矿石中选出的铁精矿，是粉末冶金的主要原料。
根据颗粒大小，习惯上分为粗粉、中粉、细粉、超细粉五个等级。
请注意，处理铁屑时应采取适当的措施，以避免对环境造成污染，同时确保工人的安全。
如需了解更多关于铁屑的信息，建议咨询相关领域的专家。
金属切削加工
副刀刃 主后刀面
副后刀面
刀尖
4、刀具角度 1. 辅助平面 ① 基面pr ②切削平面ps ③正交平面po ④假定工作平面pf
n
f
4、刀具角度 1. 辅助平面 ① 基面pr ②切削平面ps ③正交平面po ④假定工作平面pf
4、刀具角度 1. 辅助平面 ① 基面pr ②切削平面ps ③正交平面po ④假定工作平面pf
4、刀具角度 1. 辅助平面 ① 基面pr ②切削平面ps ③正交平面po ④假定工作平面pf
4、刀具角度 1. 辅助平面 ① 基面pr ②切削平面ps ③正交平面po ④假定工作平面pf
① 基面
过主切削刃上一点，与该点切 削速度方向相垂直的平面。
② 切削平面 过主切削刃上一点，与主切削 刃相切并垂直于基面的平面。 ③ 正交平面 过主切削刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面。 ④假定工作平面 过主切削刃选定点，垂直于基面并平行于假 定进给运动方向。
不利
3. 积屑瘤的影响因素及控制 切削速度（切中碳钢） <5m/min不产生 5~50m/min产生 >100 m/min不产生 冷却润滑条件 300~500oC最易产生 >500oC趋于消失
影 响 因 素 控 制 措 施
塑性越大， 越易产生 提高硬度， 降低塑性 >HRC50
低速或高速
选用切削液
1.3.3切削力和切削功率 1. 切削力的产生及切削分力 刀具切削工件时作用在刀具或工 件上的力。
主切削力消耗的功率占总功率的95%以上。是 计算机床动力及主要传动零件强度和刚度的 依据。
② 进给力（轴向分力）Ff 是Fr在进给方向上的分力。
FP FC Fr
Ff
消耗的功率仅占总功率的1~5%。是设计和计算进给机构零件强度和 刚度的依据。 ③ 背向力（径向分力）Fp 是Fr在切削深度方向上的分力。
车削中切屑的种类及合理断屑的分析
车削中切屑的种类及合理断屑的分析作者：韩春艳来源：《中文信息》2014年第10期摘要：在车削过程中，当加工产生连绵不断的带状切屑时，不仅容易划伤工件加工表面和损坏刀刃，严重时还会威胁到操作者的安全，所以采取必要的工艺措施，控制屑型和断屑一直是机械加工行业中极为重要的工艺问题。
关键词：切削层塑性变形切削用量断屑槽中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）10-0295-01一、切屑的種类及形状如图1—1所示，工件材料和切削条件决定着切屑的种类。
加工塑性材料时，主要形成带状切屑、节状切屑或粒状切屑，加工脆性材料时，一般形成崩碎状切屑。
图1—1 a）带状 b）节状 c）粒状 d）崩碎状带状切屑是一种连绵不断的，底面光滑，背面呈毛绒状的切屑。
当采用较大前角的刀具，以较高的切削速度加工塑性金属材料时，容易产生这种切屑。
产生带状切屑时，切削过程平稳，工件表面粗糙度较小，但切屑不易折断，往往引起缠绕，甚至影响操作。
节状切屑是一种底面光滑，背面有明显裂纹，且裂纹较深的切屑。
当采用减小前角的刀具，以较低的切削速度加工塑性材料时，容易产生这种切屑。
产生节状切屑时，切屑工作不平稳，工件表面粗糙度较大。
粒状切屑是一种均匀的颗粒状切屑。
当采用小前角刀具，以很低的切削速度加工塑性金属材料时，容易产生这种切屑。
产生粒状切屑时，切削工作不平稳，工件表面粗糙度较大。
崩碎状切屑是一种不规则的细粒状切屑。
它是切削脆性材料时，切削层在弹性变形后，突然崩裂而形成的切屑。
形成崩碎状切屑时，切削工作不稳定，刀刃上受到较大的冲击力作用，已加工表面粗糙不平。
由上可知，切屑的种类随工件材料、切削条件的不同。
因此，在加工过程中可以通过观察切屑形态来判断切屑条件是否合适，也可以通过转化切削条件改变切屑形态，使之向着有利于生产的方向转化。
二、断屑方法合理选择刀具几何角度、切削用量、磨断屑槽是常用的断屑方法。
1.减小前角、增大主偏角前角和主偏角是对断屑影响较大的刀具几何角度。
切屑种类及断屑
知识点 各种切屑的特征及产生条件 切屑断裂的原因及断屑的有效措施 技能点 熟悉应用断屑方法
/programs/view/izrg GjAqB2U/
一、切屑种类及形状 1.切屑的种类
带状切屑
加工塑性材料时,主要形成 带状切屑、节状切屑或粒状 切屑，加工脆性材料时，一 般形成崩碎状切屑。
降低加工表面 粗造度数值
Vc γo
f、ap
工件材料
切削力
表面质量Ra
带状切屑
高 大 小 塑性好
平稳波动小
较光洁
节状切屑
较低 小
较大
中等硬度
(中碳钢)
有波动
较粗糙
典型切削过 程
粒状切屑
再降低 再减小 再大 同
波动更大 粗糙
崩碎切屑
脆性材料
铸铁、黄铜 波动大、振动
弹性变形—崩 碎
车削时，工件每转一转，主刀刃相邻两位 置间被切削下一层金属层称切削层，即切屑。 随工件材料、刀具几何形状、切削用量及润 滑条件的不同，产生的切屑形状也不同，而 不同形状的切屑，对安全的影响也不同。
粒状 切屑
在节状切屑的整个剪切面 上，切应力超过了材料的 破裂强度时，整个单元被 切离形成粒状切屑
在加工塑性较差 的材料时，采用 较小的前角或负 前角的刀具并以 极低的切削速度、 大的切削深度和 进给量进行切削 时形成的
崩碎 切屑
切削层金属发生弹性变形 后，一般不经过塑性变形 就突然崩裂而形成形状不 规则的崩碎切屑
切屑的种类 (1)带状切屑 (2)节状切屑 (3)粒状切屑 (4)崩碎切屑
带状 切屑
切削过程平稳，
呈连绵不断的带状或螺旋 切削力变化小，
状,与刀具接触的底层光滑， 工件表面光洁; 必
金属工艺学第一章 金属切削基础知识
主要的影响因素
切削速度 （切中碳钢） <5m/min不产生 5~50m/min形成
控 制 措 降低塑性 施
(正火、调质)
>100 m/min不形成 选用低速或高速
冷却润滑条件
300~500oC最易产 生 >500oC趋于消失
选用切削液
第三节 金属切削过程
三、切削力与切削功率
1、切削力的构成与分解
切削力的来源
热处理变形 不需要
用途
各种刀片
1200
（12~14）
高硬度钢材 精加工
人造金刚石
HV10000 (硬质合金为 HV1300~1800)
700~800
不宜加工钢铁材 料
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具角度
各种刀具的切削部分形状
第二节 刀具材料及刀具构造
二、刀具角度
1、车刀切削部分的组成
三面
两刃 一尖
（2）作用 ①冷却 ②润滑
第三节 金属切削过程
五、刀具磨损和刀具耐用度
1、刀具磨损形式
（1）前刀面磨损 （2）后刀面磨损 (通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度) （3）前后刀面同时磨损
2、刀具磨损过程：
前面磨损、后面磨损、前后面同时磨损 。 刀具磨损过程： 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段
刀尖高低对刀具工作角度的影响
车刀刀杆安装偏斜对刀具角度的影响
② 进给运动的影响
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具结构
刀具的结构形式很多，有整体式、焊接式、机夹 不重磨式等。
目前一般整体式的多为高速钢车刀，其结构简单， 制造、使用都方便。而对于贵重刀具材料，如硬质合 金等，可采用焊接式或机夹不重磨式。焊接式车刀结 构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需角度，应用 广泛。
切 屑
O
180°－σ
δBn γo
lBn γo Rn
γo Rn lBn A γo E
C
折线形
直线圆弧形
全圆弧形
槽的宽度lBn、圆弧半径rBn减小和反屑角δBn增 大，都能使切屑卷曲变形增大，使切屑易折断。但
槽的宽度lBn、圆弧半径rBn太小或反屑角δBn太大， 会造成切屑堵塞，排屑不畅。
机械制造技术
切屑
一、切屑的种类
常见的有带状切屑、节状切屑、粒状切屑和 崩碎切屑四种 ，如下图所示。
带状切屑
节状切屑
粒状切屑
崩碎切屑
1．带状切屑
带状切屑是在切削厚度较小、切削速度较高、 刀具前角较大时得到的一种切屑。带状切屑内表 面由于与前刀面的挤压摩擦而较光滑，外表面呈 毛茸状。
出现带状切屑时，切削力波动小，切削过程 平稳，已加工表面粗糙度较小。
前角γo减小，切削变形变大，也易于断屑。 刃倾角λs能控制切屑的流向。λs为正值时，切屑 卷曲后碰到待加工表面或刀具折断，形成螺旋状切
屑，λs为负值时，切屑卷曲后碰到已加工表面折断 形成C形切屑。
（3）切削用量
切削用量对断屑都有不同程度的影响。 提高切削速度vc，易形成长带状切屑，不易断 屑。 增大进给量f，切屑卷曲应力增大，容易断屑。
槽的宽度lBn一般根据工件材料和切削用量来 决定。例如，切削中碳钢时，lBn＝10f；切削合金 钢时，lBn＝7f。
一般来说，圆弧半径rBn＝（0.4～0.7）lBn，反 屑角δBn＝50°～70°。
（2）刀具角度
刀具角度中的主偏角 r、前角γo和刃倾角λs对 断屑影响最明显。
主偏角 r 增大，切削厚度变大，易于断屑。
变形系数和切屑种类
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90°-Ф+γo
将ε和ξ的函数关系用曲线表示， 可知：
（1）变形系数ξ并不等于剪应变ε。
（2）当ξ ≥ 1.5时，对于某一固定的前角， 剪应变ε与变形系数ξ呈线性关系。因此， 在一般情况下，变形系数ξ可以在一定程 度上反映剪应变ε的大小。 （3）当ξ= 1时，hD =hch，似乎切屑没有 变形，但此时剪应变ε并不等于零，因此， 切屑还是有变形的。
剪切角越大，变形越小。
1. 剪应变（相对滑移）
切削过程中金属变形的主要特征既然是剪 切滑移，那么采用剪应变ε也就是相对滑 移来衡量变形过程，应该说是比较合理的。
2. 变形系数
在金属切削加工中，被切削金属层在刀具 的推挤作用下被压缩，因此切屑厚度hch通 常要大于切削层的厚度hD，而切屑长度lch 却小于切削层长度lc。根据这一事实来衡 量切削变形程度，就得出了切削变形系数 的概念
Φ = π/4﹣β + γo
（1）剪切角Φ与摩擦角β有关。当β增大时，Φ 角随之减小，变形增大。因此，在低速切削时， 加切削液以减小前刀面上的摩擦系数是很重要的。 这一结论也说明第Ⅰ变形区的变形与第Ⅱ变形区 的变形密切相关。 （2）前角γo增大时，剪切角Φ随之增大，变形 减小。可见在保证切削刃强度的前提下，增大前 角对改善切削过程是有利的。
2. 卷屑机理
2.1.4 变形系数和剪应变
切削过程中的各种物理现象几乎都与剪切 滑移有关。由于被加工材料的不同，切削 条件的不同，剪切滑移变形的程度有很大 差异。虽然可以从切屑的形态、尺寸、颜 色以及硬度定性地判别剪切滑移变形的程 度，但为了深入研究金属切削变形过程的 规律，必须对变形的程度予以量化。 剪切角 剪应变 变形系数
钻工理论知识讲义
麻花钻1、高速钢麻花钻的结构标准锥柄高速钢麻花钻由三部分组成(1)、工作部分又分为切削部分与导向部分，切削部分担负着主要切削工作，导向部分的作用是当切削部分的切入工件孔后起导向作用，也是切削部分的备磨部分。
为了提高钻头的刚性与强度，其工作部分的钻心直径向柄部方向递增，每100mm长度钻心的递增量为1.4-2.0mm。
（2）、柄部钻头的夹持部分，并用来传递扭矩。
柄部分直柄和锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于大直径钻头。
(3)、颈部颈部位于工作部分与柄部之间，磨柄部时退砂轮之用，也是钻头打标记的地方。
为了制造方便，直柄麻花钻一般不制有柄部。
麻花钻的切削部分有两个前面、后面、副后面（临近注切削刃的棱带）、主切削刃、副切削刃及一个横刃组成。
2、麻花钻切削部分的几何参数（1）、基面与切削平面基面：主切削刃上任意点的基面，即通过该点，垂直于该点切削速度方向的平面，主切削刃上各点因切削速度方向不同，基面位置也不同。
切削平面：主切削刃上任意点的切削平面，是包含该点切削速度方向而又切于该点加工表面的平面。
同样，由于主切削刃上各点的切削速度方向不同，切削平面位置不同。
（2）、螺旋角β钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线夹角为螺旋角β。
由于螺旋槽上各点的导程P相等，因而在麻花钻的主切削刃上沿半径方向各点的螺旋角β就不相同，钻头外径处的螺旋角最大，越靠近钻头中心，其螺旋角越小。
螺旋角实际上就是钻头进给前角。
因此，螺旋角越大，会消弱钻头强度，散热条件也差。
标准麻花钻的螺旋角一般在18°-30°之间。
（3）、刃倾角与端面刃倾角由于麻花钻的主切削刃不通过钻头轴线，从而形成刃倾角。
它是在切削平面内主切削刃与基面之间的夹角，因为主切削刃上各点基面与平面位置不同。
因此刃倾角也是有变化的。
麻花钻主切削刃上任意点的端面刃倾角，是该点的基面与主切削刃在端面投影中的夹角，由于主切削刃三各点的基面不同，因各点的端面刃倾角也不相等，外缘处最小，越接近钻芯越大。
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
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切屑的种类及形成
一、带状切屑
带状切屑是最常见的—种切屑。
它的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的；如用显微镜观察，在侧面上也可以看到剪切面的条纹，但每个层片薄，肉眼看起来大体是平整的。
一般加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大，得到的往往是这类切屑。
它的切削过程比较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。
二、节状切屑
节状切屑，又称挤裂切屑，和带状切屑不同之处在于外弧表面成锯齿形，内弧表面有时有裂纹。
这种切屑大都在切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。
三、粒状切屑(单元切削)
当切屑形成时，如果整个剪切面上剪应力超过了材料的破裂强度，则整个单元被切离，成为梯形的粒状切屑。
由于各粒形状相似，所以又叫单元切屑。
四、崩碎切屑
切削脆性金属时，由于材料的塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属末经明显的塑性变形就在张应力状态下脆断,形成不规则的碎块状切屑,同时使工件加工表面凹凸不平。
工件材料越是硬脆，切削厚度越大时，越容易产生这类切屑。
前三种切屑是切削塑性金属时得到的。
形成带状切屑时切削过程最平稳，切削力的波动最小，形成粒状切屑时切削力波动最大。
在生产中—般最常见到的是带状切屑；当切削厚度大时，则得到节状切屑，单元切屑比较少见。
在形成节状切屑的情况下，改变切削条件：进一步减小前角，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑；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。
这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。