[高等教育]第三章金属切削过程的基本理论
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构的角度来看，就是沿晶格中晶面所进行的滑移。
➢金属材料的晶粒，可假定为圆形颗粒。晶粒在到
达始滑移线OA之前，仅产生弹性变形，晶粒不呈方 向性，仍为圆形 。
➢晶粒进入第一变形区后，因受剪应力作用产生滑
移，致使晶粒变为椭圆形。椭圆的长轴方向就是晶 粒伸长的方向或金属纤维化的方向，它与剪切面的 方向不重合，两者之间成一夹角Ψ。
切屑类型
带状切屑 Real
节状切屑 Real
粒状切屑 Real
崩碎切屑 Real
图3-6 切屑形态照片
§3.2.2 积屑的形成及其对切削过程的影响
1.积屑瘤现象 ： 切削钢、球墨铸铁、铝合金等塑
性金属时,在切削速度不高,而又能形 成带状切削的情况下，常常有一些从 切 屑和工件上来的金属冷焊(粘结) 并沉积在前刀面上,形成硬度很高的 楔块,它能够代替刀面和切削刃进行 切削,这一硬块称为积屑瘤.在形成积 屑瘤的条件下,开始切削后,只经过很 短的切削行程积屑瘤便出现,继而长
图3-1塑性金属的切屑形成过程
丽水学院机械系
丽水学院机械系
丽水学院机械系
§3.1.2 变形程度的表示方法
刀具
工
件
切削变形滑移过程示意图
二、切削过程中的三个变形区
1.刀具挤压工件，产生变形
2. 滑移 3.挤裂 4.切离
丽水学院机械系
二、切削变形区 ：
前刀面之间的摩擦 要影响切屑的变形 产生。
的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。 第一变形区的宽度仅为0.02-0.2mm，可 以用一剪切面代替。
丽水学院机械系
塑性金属的切屑形成过程
丽水学院机械系
切屑形成本质
➢在第一变形区中，切削变形的主要特征是切削层
金属沿滑移面的剪切变形，并伴有加工硬化现象。
➢切削层金属沿滑移面的剪切变形，从金属晶体结
滞留层的特点：滞留层的变形程度要比上层剧 烈，约几倍到几十倍，厚度一般约占切屑厚度 的1/8～1/9。
2.积屑瘤对切削过程的影响
来自百度文库
3. 对切削过程的影响：
① 积屑瘤代替刀刃进行切削，保护
v↗
ap f↗
γ0
↗
前三种是切塑性材料时
4、崩碎切屑
切脆性材料时
一、切屑的种类
带状切屑 Real
节状切屑 Real
粒状切屑 Real
崩碎切屑 Real
图3-6 切屑形态照片
切屑形状
1.带状切屑 2.管状切屑 3.盘旋状切屑 4.外形螺旋切屑 5.锥形螺旋切屑 6.弧形切屑 7.单元切屑 8.针形切屑
变形相对较大，切削 力波动较大，易产生 振动；
已加工表面粗糙度较 高。
一、切屑的种类
3. 粒状切屑：
形成原因：
整个剪切面上剪 应力超过材料的 破坏强度极限。 产形生状条：件： 材切前完 状特角速料。全切点小低塑断屑：。、性开沿h很成挤D差大单裂元面、 、
切削力波动很大， 有振动；已加工 表面非常粗糙， 且有振纹。
变形即变为切屑，剪切面
上的应力还未达到破坏值，
因此只有塑性滑移而无断
裂；前角大，则刀具锋利； hD小则切削力小。故易得 带状切屑。
产生条件：
一、切屑的种类 切削塑性材料、切 削速度中等、切削 厚度较厚、前角较
2. 节状切屑：（挤裂切屑）小。
形形状成：原因： 特切易点屑断：冷，宏但如切形挤硬便竹外观裂度于削全节高处表上。层过，理状面自经程脆；。呈然过，且锯连充最齿接分后形变被，，
图滑移与切屑的伸长过程
丽水学院机械系
§3.2 切屑的种类和屑瘤的形成
切屑的基本形态
1、带状切屑
2、节状切屑 3、粒状切屑
带状切屑
节状切屑
4、崩碎切屑
粒状切屑
崩碎切屑
特点：
一、切屑的种类 切削过程变形小，切
削力小且稳定；已加
1. 带状切屑：
工表面粗糙度低。对 生产安全有危害。
产形生状条：件：
切连削绵塑不性断材呈料带、状切，削切 形成原速屑因度底：高面、很切光削滑厚而度背较面 切速高小呈，、毛切前茸削层角 状未大 。及。充分
对切屑流向有影响的角度------刃倾角
λ s<0 切屑流向已加工表面
λ s>0 切屑流向待加工表面
断屑措施
1.作出卷屑槽
常见卷屑槽有三种：
折线型
直线圆弧型
适用场合： 加工碳钢、合金钢、工具钢和不锈钢
全圆弧型
加工塑性高的金属材料 和重型刀具
切屑的折断
切屑受力后卷曲
影响卷曲半径参数
丽水学院机械系
在切削过程中切削的变形、切削力、切削热 和切削温度等现象.
对变形过程加以研究，找到基本变形规律， 对保证加工质量，提高生产率非常必要。
丽水学院机械系
一、金属切削层的变形和切屑
大量的实验表明，金属的切削过程是切削金属 受到刀具前刀面的推挤后产生的以剪切滑移为
主的塑性变形过程。
丽水学院机械系
一、金属切削层的变形和切削
一、切屑的种类 形状：
4. 蹦碎切屑：
形成原因： 切 屑 呈 不 规 则 材料塑性差，的抗碎拉块状。
强度低，受前刀面 挤压时几乎没有塑
性变形便脆断产成生不 条件：
规则的碎块。
切削脆性材料。
特点：
切削过程不平稳， 切削力波动大，有 冲击，振动大，已 加工表面粗糙。
一、切屑的种类
1、带状切屑 2、节状切屑 3、粒状切屑
第一变形区：（基本变形区） OA~OM 之 间 的 区 域 ， 是 切 削 过程中的主要变形区，是切削 力和切削热的主要来源。 主要特征：
剪切面的滑移变形
： 表 面第与一刀变具形后区刀 面 之 摩擦变形区域。
第二变形区
面的纤维化与加工硬
第三变形区
件表面的残余应力以 磨损有很大的影响。
第一变形区
图中（AOM）为第一变形区。 第一变形区变形的主要特征是沿滑移面
§3.2.2 积屑的形成及其对切削过程的影响
什么是积屑瘤
塑性金属切削层材料经第一变形区后经前刀面 排出。这是由于受前面的挤压和摩擦进一步加 剧变形，在靠近前面处形成第二变形区即摩擦 区。
摩擦区的特征：使切屑底层靠近前面处纤维化， 流动速度减缓，甚至会停滞在前刀面上（实质 上就是滞留层）；切屑弯曲，有摩擦而产生的 热量使切屑与刀具接触面温度升高等。
第三章 金属切削过程的基本理论
机械系 主讲 陆林侦
丽水机电建工学院
§3.1 金属切削层的变形
教学重点： 1、掌握金属切削过程中切削变形的过程。 2、切屑类型积屑瘤现象及影响因素。
教学难点： 切削变形过程及切屑类型控制
丽水学院机械系
金属切削变形过程是指刀具从工件表面切除 多余金属，形成切屑和已加工表面的过程。
➢金属材料的晶粒，可假定为圆形颗粒。晶粒在到
达始滑移线OA之前，仅产生弹性变形，晶粒不呈方 向性，仍为圆形 。
➢晶粒进入第一变形区后，因受剪应力作用产生滑
移，致使晶粒变为椭圆形。椭圆的长轴方向就是晶 粒伸长的方向或金属纤维化的方向，它与剪切面的 方向不重合，两者之间成一夹角Ψ。
切屑类型
带状切屑 Real
节状切屑 Real
粒状切屑 Real
崩碎切屑 Real
图3-6 切屑形态照片
§3.2.2 积屑的形成及其对切削过程的影响
1.积屑瘤现象 ： 切削钢、球墨铸铁、铝合金等塑
性金属时,在切削速度不高,而又能形 成带状切削的情况下，常常有一些从 切 屑和工件上来的金属冷焊(粘结) 并沉积在前刀面上,形成硬度很高的 楔块,它能够代替刀面和切削刃进行 切削,这一硬块称为积屑瘤.在形成积 屑瘤的条件下,开始切削后,只经过很 短的切削行程积屑瘤便出现,继而长
图3-1塑性金属的切屑形成过程
丽水学院机械系
丽水学院机械系
丽水学院机械系
§3.1.2 变形程度的表示方法
刀具
工
件
切削变形滑移过程示意图
二、切削过程中的三个变形区
1.刀具挤压工件，产生变形
2. 滑移 3.挤裂 4.切离
丽水学院机械系
二、切削变形区 ：
前刀面之间的摩擦 要影响切屑的变形 产生。
的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。 第一变形区的宽度仅为0.02-0.2mm，可 以用一剪切面代替。
丽水学院机械系
塑性金属的切屑形成过程
丽水学院机械系
切屑形成本质
➢在第一变形区中，切削变形的主要特征是切削层
金属沿滑移面的剪切变形，并伴有加工硬化现象。
➢切削层金属沿滑移面的剪切变形，从金属晶体结
滞留层的特点：滞留层的变形程度要比上层剧 烈，约几倍到几十倍，厚度一般约占切屑厚度 的1/8～1/9。
2.积屑瘤对切削过程的影响
来自百度文库
3. 对切削过程的影响：
① 积屑瘤代替刀刃进行切削，保护
v↗
ap f↗
γ0
↗
前三种是切塑性材料时
4、崩碎切屑
切脆性材料时
一、切屑的种类
带状切屑 Real
节状切屑 Real
粒状切屑 Real
崩碎切屑 Real
图3-6 切屑形态照片
切屑形状
1.带状切屑 2.管状切屑 3.盘旋状切屑 4.外形螺旋切屑 5.锥形螺旋切屑 6.弧形切屑 7.单元切屑 8.针形切屑
变形相对较大，切削 力波动较大，易产生 振动；
已加工表面粗糙度较 高。
一、切屑的种类
3. 粒状切屑：
形成原因：
整个剪切面上剪 应力超过材料的 破坏强度极限。 产形生状条：件： 材切前完 状特角速料。全切点小低塑断屑：。、性开沿h很成挤D差大单裂元面、 、
切削力波动很大， 有振动；已加工 表面非常粗糙， 且有振纹。
变形即变为切屑，剪切面
上的应力还未达到破坏值，
因此只有塑性滑移而无断
裂；前角大，则刀具锋利； hD小则切削力小。故易得 带状切屑。
产生条件：
一、切屑的种类 切削塑性材料、切 削速度中等、切削 厚度较厚、前角较
2. 节状切屑：（挤裂切屑）小。
形形状成：原因： 特切易点屑断：冷，宏但如切形挤硬便竹外观裂度于削全节高处表上。层过，理状面自经程脆；。呈然过，且锯连充最齿接分后形变被，，
图滑移与切屑的伸长过程
丽水学院机械系
§3.2 切屑的种类和屑瘤的形成
切屑的基本形态
1、带状切屑
2、节状切屑 3、粒状切屑
带状切屑
节状切屑
4、崩碎切屑
粒状切屑
崩碎切屑
特点：
一、切屑的种类 切削过程变形小，切
削力小且稳定；已加
1. 带状切屑：
工表面粗糙度低。对 生产安全有危害。
产形生状条：件：
切连削绵塑不性断材呈料带、状切，削切 形成原速屑因度底：高面、很切光削滑厚而度背较面 切速高小呈，、毛切前茸削层角 状未大 。及。充分
对切屑流向有影响的角度------刃倾角
λ s<0 切屑流向已加工表面
λ s>0 切屑流向待加工表面
断屑措施
1.作出卷屑槽
常见卷屑槽有三种：
折线型
直线圆弧型
适用场合： 加工碳钢、合金钢、工具钢和不锈钢
全圆弧型
加工塑性高的金属材料 和重型刀具
切屑的折断
切屑受力后卷曲
影响卷曲半径参数
丽水学院机械系
在切削过程中切削的变形、切削力、切削热 和切削温度等现象.
对变形过程加以研究，找到基本变形规律， 对保证加工质量，提高生产率非常必要。
丽水学院机械系
一、金属切削层的变形和切屑
大量的实验表明，金属的切削过程是切削金属 受到刀具前刀面的推挤后产生的以剪切滑移为
主的塑性变形过程。
丽水学院机械系
一、金属切削层的变形和切削
一、切屑的种类 形状：
4. 蹦碎切屑：
形成原因： 切 屑 呈 不 规 则 材料塑性差，的抗碎拉块状。
强度低，受前刀面 挤压时几乎没有塑
性变形便脆断产成生不 条件：
规则的碎块。
切削脆性材料。
特点：
切削过程不平稳， 切削力波动大，有 冲击，振动大，已 加工表面粗糙。
一、切屑的种类
1、带状切屑 2、节状切屑 3、粒状切屑
第一变形区：（基本变形区） OA~OM 之 间 的 区 域 ， 是 切 削 过程中的主要变形区，是切削 力和切削热的主要来源。 主要特征：
剪切面的滑移变形
： 表 面第与一刀变具形后区刀 面 之 摩擦变形区域。
第二变形区
面的纤维化与加工硬
第三变形区
件表面的残余应力以 磨损有很大的影响。
第一变形区
图中（AOM）为第一变形区。 第一变形区变形的主要特征是沿滑移面
§3.2.2 积屑的形成及其对切削过程的影响
什么是积屑瘤
塑性金属切削层材料经第一变形区后经前刀面 排出。这是由于受前面的挤压和摩擦进一步加 剧变形，在靠近前面处形成第二变形区即摩擦 区。
摩擦区的特征：使切屑底层靠近前面处纤维化， 流动速度减缓，甚至会停滞在前刀面上（实质 上就是滞留层）；切屑弯曲，有摩擦而产生的 热量使切屑与刀具接触面温度升高等。
第三章 金属切削过程的基本理论
机械系 主讲 陆林侦
丽水机电建工学院
§3.1 金属切削层的变形
教学重点： 1、掌握金属切削过程中切削变形的过程。 2、切屑类型积屑瘤现象及影响因素。
教学难点： 切削变形过程及切屑类型控制
丽水学院机械系
金属切削变形过程是指刀具从工件表面切除 多余金属，形成切屑和已加工表面的过程。