作者：陳長春 單位：齊齊哈爾鑫科機(jī)械有限責(zé)任公司

切削區(qū)大致存在三個(gè)變形區(qū)域：1）第一變形區(qū)，工件材料的晶粒原為圓形顆粒，當(dāng)受到刀具作用，產(chǎn)生剪切應(yīng)力時(shí)，晶格內(nèi)的晶面間就發(fā)生滑移，使晶粒變?yōu)闄E圓形。2）第二變形區(qū)切屑沿前刀面排出時(shí)，進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，其方向基本上與前刀面相平行。3）第三變形區(qū)，已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦與回彈，造成其纖維化和加工硬化。

切屑分類。要正確認(rèn)識金屬切削過程，首先要對切屑進(jìn)行研究。由于工件材料、刀具幾何角度和切削用量的不同，所切出切屑形狀也就不同。在現(xiàn)代切削加工中，尤其在自動(dòng)線加工時(shí)，如何有效地控制切屑形狀，對正常生產(chǎn)和操作安全有著重要的意義。從變形的機(jī)理出發(fā)，各種不同形狀的切屑分為四類：1）帶狀切屑，內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。是在加工塑性金屬，切削速度高，切削厚度較小，刀具前角較大時(shí)的常見切屑。此時(shí)，切削過程較平穩(wěn)，已加工表面粗糙度較小。2）節(jié)狀切屑又稱擠裂切屑，其外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面基本上仍相連，有時(shí)出現(xiàn)裂紋。當(dāng)切削速度較低和切削厚度較大時(shí)易得此種切屑。3）粒狀切屑又稱單元切屑。此種切屑較特別，當(dāng)整個(gè)剪切面上的剪應(yīng)力超過材料的破裂強(qiáng)度，使整個(gè)單元被切離時(shí)，才成為粒狀切屑。4）崩碎切屑，當(dāng)切削脆性金屬時(shí)，因工件材料的塑性很小，抗拉強(qiáng)度差，刀具切入后，在切削刃附近的接觸區(qū)中，局部金屬并不經(jīng)過明顯塑性變形，就在拉應(yīng)力狀態(tài)下脆斷，形成不規(guī)則的碎塊狀切屑。

切削力和切削功率

切削力在切削過程中，刀具上所有參與切削的各切削部分所產(chǎn)生的總切削力的合力稱作刀具總切削力；一個(gè)切削部分切削工件時(shí)所產(chǎn)生的全部切削力稱作一個(gè)切削部分總切削力F。車削外圓時(shí)，總切削力F指向刀具的左上方。為了便于設(shè)計(jì)和工藝分析，通常將總切削力分解成三個(gè)互相垂直的分力。影響切削力的主要因素：1）工件材料性能材料的強(qiáng)度及硬度越高，或塑性、韌性越好，則切削力越大；2）刀具幾何角度前角越大，切屑變形越小，切削力減小；后角越大，后刀面與工件間摩擦減小，切削力也變小；改變主偏角，可使軸向切削分力與徑向切削分力的比例變化。例如：當(dāng)主偏角增大近90°時(shí)，徑向力可大幅度地減小，趨向于零，對車削細(xì)長軸工件特別有利；3）切削用量。增大吃刀量和進(jìn)給量時(shí)，切削面積增大，切除的金屬量越多，切削力也越大。而吃刀量對切削力的影響更為顯著。

切削熱

1切削熱的產(chǎn)生與傳出。切削過程中機(jī)床所消耗的功，絕大部分轉(zhuǎn)化為熱。切削熱產(chǎn)生的直接來源是：切削層金屬的彈、塑性變形；切屑與前刀面、工件與后刀面間消耗的摩擦功。切削熱將傳遞給工件、刀具、切屑及周圍介質(zhì)中去。一般在車、銑、刨削加工時(shí)，傳到工件中去的熱量約占10%~40%；傳到刀具去的熱量不足3%~5%；大部分的切削熱50%~80%是通過切屑帶走。切削速度越高，或切削厚度越大，由切屑帶走熱量的比例越大。傳給工件的熱會(huì)造成工件溫升而產(chǎn)生變形，影響尺寸與形狀精度，對精密加工、細(xì)長軸及薄壁件更為嚴(yán)重。傳給刀具的熱量雖然比例較小。

2影響切削溫度因素。切削溫度的高低取決于切削熱的產(chǎn)生和傳出情況。它受切削用量、工件材料、刀具材料、刀具角度和冷卻條件等因素的影響。一般工件材料的強(qiáng)度、硬度愈高，切削時(shí)消耗的功愈多，切削溫度愈高；工件材料的導(dǎo)熱性愈好，傳走的切削熱愈多，切削溫度也就愈低。從切削用量、刀具角度與切削熱的關(guān)系看，切削用量增大，切削熱相應(yīng)的增多，切削溫度上升；但三要素對切削溫度影響各不相同，其中，切削速度影響最大,進(jìn)給量次之，背吃刀量影響最小；刀具角度對切削溫度影響以前角和主偏角最大，前角增大，一般切削熱減少，切削溫度降低。

3降低切削溫度措施。在工件材料、切削用量、刀具角度已確定的條件下,降低切削溫度的主要措施是冷卻。目前人工冷卻方法主要是澆注大量冷卻液和綠色射流冷卻。使用同樣的方法，可以用不同方式,其效果的差別也特別明顯。綠色射流冷卻是一種集約、環(huán)保型冷卻，在當(dāng)前推行清潔生產(chǎn)模式中，它的應(yīng)用能產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,具有十分重要的意義。

刀具磨損及刀具耐用度

1刀具正常磨損。在切削過程中，前刀面、后刀面經(jīng)常與切屑、工件間發(fā)生著強(qiáng)烈的摩擦，在切削區(qū)域中又有很高的溫度和壓力，使刀具的前刀面和后刀面都會(huì)產(chǎn)生磨損。這種隨著切削加工的延續(xù)而出現(xiàn)的逐漸磨損，稱為正常磨損。另外，由于其他原因刀具突然崩刃、卷刃或碎裂等先期性的損壞，稱為非正常磨損。

2刀具的磨損和耐用度。隨著切削時(shí)間的增加，刀具磨損逐漸增大。刀具磨損后將降低加工表面的尺寸精度和增大其粗糙度。因此需要定時(shí)更換刀具，在自動(dòng)化生產(chǎn)加工中通過檢查磨損帶的寬度大小來更換刀具很不方便，通常用刀具的實(shí)際切削時(shí)間來衡量磨損程度。刀具由刃磨后開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的總切削時(shí)間稱為刀具耐用度。