第一章 金屬切削加工的基礎(chǔ)3

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)

武凱南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本課程的重要性制造水平的高低是衡量國家綜合國力的重要標(biāo)志，機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的最主要組成部分《機(jī)械制造基礎(chǔ)》是對機(jī)械制造專業(yè)知識的系統(tǒng)的概括與總結(jié)。為從事機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計、車輛工程、控制與檢測等專業(yè)方向高級工程技術(shù)人才的培養(yǎng)奠定制造知識基礎(chǔ)本課程是一門實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,是機(jī)械工程及其自動化專業(yè)的必修課，是構(gòu)成機(jī)械制造專業(yè)知識的主干課課程的教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)互換性與技術(shù)測量內(nèi)容如何提出技術(shù)要求(尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度、公差與配合)目標(biāo)具有在機(jī)械設(shè)計中正確確定零件幾何要素技術(shù)要求、標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件的基礎(chǔ)知識機(jī)械制造基礎(chǔ)與工藝內(nèi)容如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求（機(jī)床、刀具、工藝）目標(biāo)初步掌握機(jī)械加工中的綜合性工藝基礎(chǔ)知識，具備解決機(jī)械加工工藝過程中一般生產(chǎn)技術(shù)問題的初步能力課程的教學(xué)計劃與方法共4.5學(xué)分,分兩個學(xué)期學(xué)習(xí)第一學(xué)期學(xué)習(xí)（切削運(yùn)動、刀具、機(jī)床及加工方法、機(jī)械加工工藝規(guī)程、典型零件加工）第二學(xué)期學(xué)習(xí)（機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)械裝配工藝、機(jī)床夾具設(shè)計、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)）以課堂講授為主，通過實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、答疑、課堂互動、個別輔導(dǎo)與交流一起學(xué)習(xí)、提高課程的考核方式閉卷考試期末占80%，實(shí)驗(yàn)占10%，平時（考勤、作業(yè)等）占10%教材與參考書教材袁軍堂，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)參考書方子良，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，上海交通大學(xué)出版社，2004趙雪松，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社，2006第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識金屬切削加工實(shí)例第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識內(nèi)容切削加工運(yùn)動分析及切削要素金屬切削刀具切削過程中的物理現(xiàn)象工件材料的切削加工性切削液1.1切削加工的運(yùn)動分析及切削要素

1.1.1零件表面的形成零件的表面都是由回轉(zhuǎn)體表面(外圓面、內(nèi)圓面)、平面和曲面等組成。零件表面的切削加工通過切削運(yùn)動完成。1.1切削加工的運(yùn)動分析及切削要素☆回轉(zhuǎn)體表面：是以直線為母線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動所形成的表面；成型方法主要有：車削、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、內(nèi)外圓磨削等。如構(gòu)成軸類、盤套類零件的內(nèi)外圓、圓錐等。

1.1.1零件表面的形成☆

平面：是以直線為母線作直線運(yùn)動形成的表面；如機(jī)床導(dǎo)軌面、軸端面等，成型方法主要有：銑削、刨削、平面磨削等?！?/p>

曲面：是以曲線為母線作旋轉(zhuǎn)或平移所形成的表面；如螺旋槳、汽車外型面等，成型主要方法有：銑削、成形磨削、數(shù)控銑削、電火花加工、激光加工等1.1.2切削運(yùn)動

主運(yùn)動：切除切屑所需的基本運(yùn)動。3個特點(diǎn)：速度最快；消耗功率最大；唯一性。概念：刀具與工件間的相對運(yùn)動，以切除多余的金屬分類：

進(jìn)給運(yùn)動：使金屬層不斷投入被切削的運(yùn)動。3個特點(diǎn)：速度較慢；消耗功率較小；可以為一個或多個。常見機(jī)床的切削運(yùn)動機(jī)床名稱主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動牛頭刨床刨刀往復(fù)工件橫向、垂直方向間隙移動龍門刨床工件往復(fù)刨刀橫向、垂直方向間隙移動內(nèi)、外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復(fù)或砂輪橫向移動平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動，砂輪橫向、垂直移動鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動、工件軸向移動已加工表面

加工表面（過渡表面）

待加工表面

加工表面切削要素切削用量三要素

體現(xiàn)了刀具與工件之間相互作用條件與相互關(guān)系。直接影響刀具耐用度、加工質(zhì)量與加工效率。切削速度vc

進(jìn)給量

f背吃刀量（切削深度）

ap切削層尺寸平面要素切削層公稱厚度hD切削層公稱寬度bD切削層公稱橫截面積AD第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識切削用量三要素切削速度vc主運(yùn)動的線速度，即單位時間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動方向相對移動的距離。主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時：vc=πdn/1000(m/min)其中:d—工件待加工表面的直徑n—工件的轉(zhuǎn)速主運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動時：vc=2Lnr/1000(m/min)其中:L—往復(fù)運(yùn)動行程長度nr—主運(yùn)動每分鐘往復(fù)次數(shù)第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識切削用量三要素進(jìn)給量

f

進(jìn)給量表示進(jìn)給運(yùn)動的速度。在主運(yùn)動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對于工件的位移量，單位是mm/r(用于車削、鏜削等)或mm/行程(用于刨削、插削等)。進(jìn)給運(yùn)動速度還可以用進(jìn)給速度Vf（單位mm/min）或每齒進(jìn)給量fz(用于銑刀、鉸刀等多刃刀具，單位是mm/齒)表示。

Vf=nf=nzfz

其中：n—主運(yùn)動的轉(zhuǎn)速

z—刀齒齒數(shù)第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識切削用量三要素背吃刀量（切削深度）

ap

待加工表面與已加工表面的垂直距離對外圓面：ap=(dw-dm)/2其中：dw—工件待加工表面的直徑(mm)dm—工件已加工表面的直徑(mm)

補(bǔ)充定義：在垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向上測量的主切削刃切入工件的深度。第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識dwdm第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識切削用量三要素：各種切削方法的切削用量三要素標(biāo)注切削層尺寸平面要素切削層：兩個相鄰加工表面之間的材料。工件（刀具）每轉(zhuǎn)一圈,刀具切削刃從工件上切削下來轉(zhuǎn)化為切屑的金屬層。切削層尺寸平面PD：過主切削刃基點(diǎn)（作用切削刃的中點(diǎn)），并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動方向的平面。第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識切削層尺寸平面要素切削層公稱厚度hD=

fsinkr切削層尺寸平面內(nèi)沿垂直于切削刃方向所測得的切削層尺寸切削層公稱寬度bD=

ap

/

sinkr切削層尺寸平面內(nèi)沿切削刃方向所測得的切削層尺寸第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識切削層尺寸平面要素切削層公稱橫截面積ADAD=hDbD=fap殘留高度反映加工后的表面粗糙度1.2金屬切削刀具刀具的組成：夾持部分工作部分/切削部分刀具的分類：按工種：車刀、銑刀、刨刀、滾刀等。按功能：外圓車刀、切斷刀、螺紋刀、偏刀、尖刀、鏜孔刀、成形刀等。刀具的形式：整體式、焊接式、機(jī)械安裝式（壓板壓緊）機(jī)夾不重磨刀具銑刀、螺紋刀具

無論刀具結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，都可以認(rèn)為是由普通外圓車刀切削部分演變或組合而成。1.2.1刀具切削部分的基本定義切削部分：前刀面Ar主切削刃S主后面Aa刀尖副后面Aa‘副切削刃S

1.2.2刀具的靜止參考系

（Pr—Ps—Po系—正交平面參照系）（1）靜止參照系的假設(shè)條件：

假定運(yùn)動條件：進(jìn)給量f=0假定安裝條件：刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心等高；刀桿方向與進(jìn)給方向垂直。（2）輔助平面：

切削平面Ps：過切削刃上一點(diǎn)，與加工表面相切的平面。即主運(yùn)動速度與該點(diǎn)的切削刃的切線構(gòu)成的平面。

基面Pr：過切削刃上同一點(diǎn)，與切削速度相垂直的平面。

正交平面Po（主剖面）：過切削刃上同一點(diǎn)，與切削平面和基面相垂直的平面。前角的作用：前角↑切屑變形↓切削力↓刃口強(qiáng)度↓前刀面磨損↓導(dǎo)熱體積↓刀具前角的選用：加工塑性材料選大前角加工脆性材料、斷續(xù)切削選小前角加工硬材料選用負(fù)前角刀具的標(biāo)注角度是指靜止?fàn)顟B(tài)下，在工程圖上標(biāo)注的刀具角度。（下面以車刀為例介紹刀具的標(biāo)注角度）刀具標(biāo)注前角γ0：在正交平面內(nèi)測量的，前刀面與基面的夾角。（注意：前角有正、負(fù)之分）前角的標(biāo)注1.2.3刀具標(biāo)注角度的定義在正交平面內(nèi)測量的，后刀面與切削平面的夾角。后角的標(biāo)注后角的作用及影響：

后角↑后刀面與加工表面間的摩擦↓后刀面磨損↓刃口強(qiáng)度↓導(dǎo)熱體積↓刀具后角的選用：

粗加工選小后角、精加工選大后角選大前角時選小后角以增大刃口強(qiáng)度刀具標(biāo)注注后角α0主偏角的作用：主偏角↑切削刃工作長度↓刀尖強(qiáng)度↓導(dǎo)熱體積↓徑向分力↓主偏角的選用：一般為30~75°,加工細(xì)長工件采用90~93°副偏角的作用：副偏角↑副后面與工件已加工表面摩擦↓刀尖強(qiáng)度↓表面粗糙度↑副偏角的選用：一般為5~20°,特殊要求可采用Kr‘=0°的修光刃主偏角Kr：在基面內(nèi)測量的，主切削刃與進(jìn)給方向的夾角。副偏角Kr’：在基面內(nèi)測量的，副切削刃與進(jìn)給反方向的夾角。主偏角和副偏角的標(biāo)注：主偏角與副偏角刀具刃傾角的選用：精加工取λS≥0°粗加工取λS＜0°工細(xì)長工件采用λS＞0°刃傾角的作用：（1）影響排屑方向：λS

＞0°排向待加工表面；

λS

＜0°排向已加工表面；

λS=0°前刀面上卷曲

在切削平面內(nèi)測量的，主切削刃與基面的夾角。刃傾角的標(biāo)注：刃傾角λS（2）控制切削刃切入時首先與工件接觸的位置（3）影響切入切出的穩(wěn)定性（4）影響背向分力大小例題：下圖為外圓車削示意圖，在圖上標(biāo)注：1主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動和背吃刀量；

2已加工表面、加工（過渡）表面和待加工表面；

3基面、主剖面和切削平面；

4刀具角度

0＝15

、

0＝6

、Kr＝55

、Kr

＝45

、

s＝－10

。1.2.4刀具工作角度通常情況下工作角與標(biāo)注角近似相等。如普通車削、鏜孔、銑削等。當(dāng)較大時或安裝誤差較大時必須考慮其影響。如：車螺紋、鉆孔等。刀具工作角度又稱刀具切削角度。刀具在實(shí)際切削條件下的角度。1.刀具工作參考系（Pre—Pse—Poe）工作參考系與靜止參考系的差別：進(jìn)給速度不為零：合成切削速度為主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的合成速度；而靜止條件下合成速度與切削速度是一致的。刀具的安裝條件變化（3）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時工作角度變化（2）刀尖安裝高低對工作角度的影響車外圓刀尖安裝偏高（低）：工作前角增大（?。ぷ骱蠼菧p?。ù螅?；鏜內(nèi)孔刀尖安裝偏高（低）：工作前角減?。ù螅ぷ骱蠼窃龃螅ㄐ。?。

對工作角度的影響（1）進(jìn)給對工作角度的影響橫向進(jìn)給：縱向進(jìn)給：γ0e=γ0+μα0e=α0-μ工作前角增大，工作后角減小。1.2.4刀具工作角度刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時工作角度的變化主偏角與副偏角發(fā)生變化刀具材料

刀具在切削過程中要承受很大的載荷，較高的切削溫度和摩擦。刀具材料的切削性能，直接影響刀具的耐用度和生產(chǎn)率；刀具材料的工藝性，將影響刀具本身的制造和刃磨質(zhì)量。1.2.5刀具材料刀具材料的基本性能高的硬度刀具材料要比工件材料硬度高，常溫硬度在HRC60以上。

高的耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。

足夠的強(qiáng)度和韌性承受切削力而不變形和承受沖擊載荷或振動而不斷裂、崩刃的能力。高的耐磨性工藝性高溫可塑性、可加工性、鑄造性、鍛造性、熱處理性等。

1.2.5刀具材料常用刀具材料工具鋼碳素工具鋼低合金工具鋼高合金工具鋼（高速鋼）通用型高速鋼、高性能高速鋼熔煉高速鋼和粉末高速鋼硬質(zhì)合金YG（K）類，YT(P)類，YW（M）類其它材料涂層刀具、陶瓷、金剛石、立方氮化硼1.2.5刀具材料耐熱性差，僅用于手工（銼刀、刮刀等）或切削速度較低（絲錐、板牙、機(jī)用鉸刀等）的刀具通用型高速鋼①鎢鋼

典型牌號為W18Cr4V（簡稱W18）。含W18％、Cr4%、V1％。有良好的綜合性能，可以制造各種復(fù)雜刀具。淬火時過熱傾向小；磨加工性好；碳化物含量高，塑性變形抗力大；但碳化物分布不均勻，影響薄刃刀具或小截面刀具的耐用度;強(qiáng)度和韌性顯得不夠；熱塑性差，很難用作熱成形方法制造刀具（如熱軋鉆頭）。

②鎢鉬鋼將鎢鋼中的一部分鎢以鉬代替而得。典型牌號為W6MoCr4V2（簡稱M2）具有良好的機(jī)械性能，可做尺寸較小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性也好，目前廣為應(yīng)用。1.2.5刀具材料1.2.5刀具材料高性能高速鋼是在通用高速鋼的基礎(chǔ)上再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素。按其耐熱性，又稱為高熱穩(wěn)定性高速鋼。具有更好的切削性能，耐用度較通用型高速鋼高1.3～3倍。適合于加工高溫合金、鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工材料。典型牌號有釩高速鋼、鈷高速鋼、鋁高速鋼等。粉末冶金高速鋼用高壓氬氣或氮?dú)忪F化熔融的高速鋼水，直接得到細(xì)小的高速鋼粉末，高溫下壓制成致密的鋼坯，而后鍛壓成材或刀具形狀，具有良好的機(jī)械性能。其強(qiáng)度和韌性分別是熔煉高速鋼的2倍和2.5～3倍；磨加工性能好；物理機(jī)械性能高度各向同性，淬火變形??；耐磨性能提高20％～30％，適合制造切削難加工材料的刀具，大尺寸刀具（如滾刀、插齒刀）、精密刀具、磨加工量大的復(fù)雜刀具、高壓動載荷下使用的刀具等。

1.2.5刀具材料1.2.5刀具材料硬質(zhì)合金YG（K）類，即WC－Co類硬質(zhì)合金

由WC和Co組成。牌號有YG6、YG8、YG3X、YG6X，含鈷量分別為6％、8％、3％、6％，組織結(jié)構(gòu)有粗晶粒、中晶粒、細(xì)晶粒之分。一般（YG6、YG8）為中晶粒組織，細(xì)晶粒硬質(zhì)合金（如YG3X、YG6X）在含鈷量相同時比中晶粒的硬度、耐磨性要高些，但抗彎強(qiáng)度、韌性則低些。此類合金韌性、磨削性、導(dǎo)熱性較好，較適于加工產(chǎn)生崩碎切屑、有沖擊切削力作用在刃口附近的脆性材料，如鑄鐵、有色金屬及其合金以及導(dǎo)熱系數(shù)低的不銹鋼和對刃口韌性要求高（如端銑）的鋼料等。

1.2.5刀具材料硬質(zhì)合金YT(P)類，即WC－TiC－Co類硬質(zhì)合金

硬質(zhì)點(diǎn)相除WC外，還含有5％～30％的TiC。牌號有YT5、YT15、YT30，TiC的含量分別為5％、15％、30％，相應(yīng)的鈷含量為10％、6％、4％，分別用于粗加工、半精加工和精加工。含鈷量增加，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性提高，適于粗加工，含鈷減少，硬度、耐磨性及耐熱性增加，適于精加工。與YG類比較，硬度和耐磨性提高，但是沖擊韌性降低。適于加工塑性金屬，不宜加工脆性材料。應(yīng)注意，不適合加工鈦合金，因YT中的鈦元素之間的親合力會產(chǎn)生嚴(yán)重的粘刀現(xiàn)象，在高溫切削及摩擦系數(shù)大的情況下會加劇刀具磨損。1.2.5刀具材料硬質(zhì)合金YW（M）類，即WC—TiC－TaC－Co類硬質(zhì)合金

在YG類中加入TaC（NbC）可提高其高溫強(qiáng)度、硬度與耐磨性；在YT類中加入TaC（NbC）可提高其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、高溫硬度、強(qiáng)度和抗氧能力、耐磨性等。既可用于加工鑄鐵，也可加工鋼，因而又有通用硬質(zhì)合金之稱。常用的牌號為YW1和YW2。其它

超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金（<0.5μ）TiC、Ti(C,N)基硬質(zhì)合金，硬度更高，韌性稍差。梯度硬質(zhì)合金，晶體組織呈連續(xù)傾斜結(jié)構(gòu)，綜合性能好。1.2.5刀具材料其它材料涂層刀具

硬涂層它是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，或在高速鋼刀具基體上，涂抹一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的。涂層材料有TiC、TiN、Al2O3、金剛石、氮化碳等。涂層刀具具有較高的抗氧化性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨能力；有低的摩擦系數(shù)，可降低切削時的切削力及切削溫度，可提高刀具的耐用度（提高硬質(zhì)合金耐用度1～3倍，高速鋼刀具耐用度2～10倍）。但也存在著鋒利性、韌性、抗剝落性、抗崩刃性及成本昂貴之弊。軟涂層（自潤滑刀具），有MoS2、WS基?？梢詼p小摩擦，防止積屑瘤，使抗磨性能提高。1.2.5刀具材料其它材料陶瓷主要有Al2O3基陶瓷刀具、Si3N4基陶瓷刀具與Ti（C，N）基金屬陶瓷刀具。在基體上加入各類碳化物、氮化物、硼化物、氧化物和金屬添加劑，在高溫下燒結(jié)而成。陶瓷刀具有很高的硬度（HRA91~95）和耐磨性；有很高的耐熱性，在高溫1200℃以上仍能進(jìn)行切削；切削速度比硬質(zhì)合金高2～5倍；有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、與金屬的親合力小，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散的能力好。可用于加工鋼、鑄鐵；車、銑加工也都適用。但其脆性大、抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差，易崩刀，使其使用范圍受到限制。但作為連續(xù)切削用的刀具材料，還有很大發(fā)展前途的。

1.2.5刀具材料其它材料金剛石

是目前人工制造出的最硬的物質(zhì)，硬度高達(dá)HV10000,耐磨性好，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材料，刀具耐用度比硬質(zhì)合金可提高幾倍到幾百倍。其切削刃鋒利，能切下極薄的切屑，加工冷硬現(xiàn)象較少；有較低的摩擦系數(shù)，其切屑與刀具不易產(chǎn)生粘結(jié)，不產(chǎn)生積屑瘤，很適于精密加工。與鐵有極強(qiáng)的化學(xué)親合力，不適于加工黑金屬。目前主要用于磨具和磨料，對有色金屬及非金屬材料進(jìn)行高速精細(xì)切削加工。1.2.5刀具材料其它材料立方氮化硼

由軟的立方氮化硼在高溫高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成。有很高的硬度（HV8000～9000）及耐磨性；其比金剛石高得多的熱穩(wěn)定性（1400℃），可用來加工高溫合金；化學(xué)惰性大，與鐵族金屬直至1300℃時也不易起化學(xué)反應(yīng)，可用與加工淬硬鋼及冷硬鑄鐵；有良好的導(dǎo)熱性、較低的摩擦系數(shù)。

它目前不僅用于磨具，還用于車、鏜、銑、鉸。1.3切削過程中的物理現(xiàn)象切削過程(切屑的形成)切削力與切削功率切削熱、切削溫度刀具磨損與刀具壽命1.3.1切削過程切屑的形成推擠作用切割作用1.3.1切削過程切屑的種類帶狀切屑切屑形貌1.內(nèi)表面光滑；2.外表面毛茸狀；3.連續(xù)、帶狀。產(chǎn)生原因1.剪切位移未達(dá)到破裂程度;2.剪應(yīng)力未超過材料強(qiáng)度極限。特點(diǎn)1.切削力波動小，切削過程平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度?。?.需要斷屑措施。產(chǎn)生條件1.塑性金屬；2.v較高；3.ap較??；4.γ0較大。1.3.1切削過程切屑的種類擠裂切屑切屑形貌1.內(nèi)表面有時光滑有時有裂紋；2.外表面鋸齒狀。產(chǎn)生原因1.局部剪切位移達(dá)到破裂程度；2.剪應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限。特點(diǎn)1.切削力有波動，切削過程較不平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度較大。產(chǎn)生條件1.塑性金屬；2v較低；3.ap較大；4.γ0較小。1.3.1切削過程切屑的種類單元切屑切屑形貌1.裂紋貫穿整個切屑；2.切屑為梯形單元。產(chǎn)生原因1.整個剪切面的剪應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限。特點(diǎn)1.切削力波動大，切削過程不平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度大；3.刀具易損壞。產(chǎn)生條件1.塑性金屬；2.v很??；3.ap很大；4.γ0小。1.3.1切削過程切屑的種類崩碎切屑切屑形貌1.不規(guī)則的碎塊產(chǎn)生原因1.靠近切削刃的局部金屬塑性變形很小，被擠裂、脆斷。特點(diǎn)1.切削力波動很大，切削過程很不平穩(wěn)；2.已加工表面粗糙度很大；3.刀具易崩刃。產(chǎn)生條件1.脆性金屬（鑄鐵、高碳鋼、硬鋁、石材、玻璃）1.3.1切削過程不同切屑比較帶狀切屑內(nèi)表面光滑，外表面毛茸狀；連續(xù)、帶狀。剪切位移未達(dá)到破裂程度，剪應(yīng)力小于材料強(qiáng)度極限切削力波動小，切削過程平穩(wěn)；表面Ra小，需要斷屑塑性,v較高,ap較小,γ0較大。擠裂切屑內(nèi)表面有時光滑有時有裂紋，外表面鋸齒狀。局部剪切位移達(dá)到破裂程度，剪應(yīng)力大于材料強(qiáng)度極限切削力波動，切削較不平穩(wěn)；表面Ra大。塑性；v較低；ap較大；γ0較小。單元切屑裂紋貫穿整個切屑；切屑為梯形單元。整個剪切面的剪應(yīng)力大于材料強(qiáng)度極限切削力波動大，不平穩(wěn)；表面Ra大；刀具易損壞。塑性；v很??；ap很大；γ0小。崩碎切屑不規(guī)則的碎塊。塑性變形很小，被擠裂、脆斷切削力波動很大，過程很不平穩(wěn)；表面Ra很大；刀具易崩刃。脆性金屬1.3.1切削過程刀具第一變形區(qū)第三變形區(qū)第二變形區(qū)切屑變形l

切屑變形（1）第I變形區(qū)（剪切區(qū)、塑性變形區(qū)）：從開始發(fā)生塑性變形到晶粒剪切滑移基本完成。切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線Φ剪切角切削過程中切屑的變形

變形系數(shù)LChDlchhch變形系數(shù)ξ=hch/hD=lc/lch>1變形系數(shù)越大，切削變形越大，切削力越大，消耗功率越大，切削溫度越高，加工表面質(zhì)量越差。

形成條件：中低速切削塑性金屬

本質(zhì)——冷焊現(xiàn)象：擠壓與摩擦產(chǎn)生高溫高壓，同時摩擦帶走雜質(zhì)，刀具表面與切屑表面新鮮金屬粒子間的親合力和摩擦力之和大于切屑材料內(nèi)部粒子間的親合力，就會從切屑上撕下一小塊金屬粘接在前刀面上，形成積屑瘤。

特性：無→有→小→大→脫落周而復(fù)始

對切削過程的影響：保護(hù)刀刃；使工作前角增大，切削刀減??；切削平穩(wěn)性差；影響加工精度和表面粗糙度。滯流現(xiàn)象:

切削塑性金屬時，由于切屑底層與刀具的擠壓和摩擦，切屑底層金屬流速減緩的現(xiàn)象。積屑瘤：在一定溫度、壓力條件下，滯流層與前刀面之間的摩擦力大于切屑底層內(nèi)部晶粒間的親和力，滯流層部分金屬粘結(jié)在前刀面切屑刃附近，形成的一塊硬的金屬層（由于塑性變形，硬度很高，約為工件材料2-3倍）（2）第II變形區(qū)（摩擦區(qū)）形變強(qiáng)化（加工硬化）成因擠壓、摩擦導(dǎo)致劇烈的塑性變形

對加工過程的影響影響后續(xù)加工影響加工表面質(zhì)量產(chǎn)生殘余應(yīng)力消除變形強(qiáng)化的措施通過熱處理降低材料塑性采用切削液增大前角、后角加工后通過熱處理消除變形強(qiáng)化（3）第III變形區(qū)（擠壓區(qū)）1.3.2切削力和切削功率

切削力的來源

變形抗力和摩擦阻力1.3.2切削力和切削功率切削力的幾何分力（以車削外圓為例）主切削力Fc

——在主運(yùn)動方向上的正投影（分力）,是計算機(jī)床功率和主傳動系統(tǒng)零件強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)。進(jìn)給力Ff

——

在進(jìn)給方向上的正投影（分力）,是設(shè)計或校核進(jìn)給系統(tǒng)零件強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)。背向力Fp

——吃刀方向的分力,是影響工件軸線變彎、切削過程穩(wěn)定，進(jìn)而影響加工質(zhì)量的重要因素。1.3.2切削力和切削功率切削力估算與切削功率切削力的估算Fc=kc

·AD=kc·ap·f切削功率Pc=Fc·Vc經(jīng)