发布时间 : 星期日 文章金属切削刀具基本知识 - 图文更新完毕开始阅读6baeb6e1f80f76c66137ee06eff9aef8941e48dc
2）挤裂（节状）切屑：其特征是：内表面有裂纹，外表面为锯齿形。一般在刀具前角较小（刀具较钝），进给量、切深较大，切削速度较低，工件材料较硬时产生。
3）单元（粒状）切屑：同上， 刀具前角更小，进给量、切深更大，切削速度更低时产生。
4）崩碎切屑：切削脆性材料如铸铁时容易产生，切屑为不规则颗粒状。切削不平稳，刀具易损坏，
归纳如下表（图）：
切屑形成机理： 实验证明：切屑的形成过程是切削层受到刀具前刀面的挤压作用，产生弹性变形，当剪切力达到金属材料的屈服强度时，产生塑性变形，同时金属晶格产生滑移，最终形成切屑。
4. 加工硬化与残余应力
? 加工硬化：经过切削加工，会使工件表层的硬度提高，这一现象称为加工硬化。
工件表面的加工硬化将给后继工序的切削加工增加困难，如增大切削力，加速刀具的磨损。更重要的是影响了零件的加工表面质量。加工硬化在提高工件耐磨性的同时也增大了表面层的脆性，往往会降低零件的抗冲击能力。
如上所述，加工硬化发生在第Ⅲ变形区，产生加工硬化的原因是在已加工表面形成过程中表层因经受复杂的塑性变形，使金属的晶格发生拉长、扭曲与破碎，阻碍了进一步的塑性变形而使金属强化；另一方面切削温度使金属弱化；更高的温度将引起相变。已加工表面的硬化就是这种强化、弱化和相变作用的综合结果。
? 残余应力：是不需外力平衡而能存在于金属中的内应力。已加工表面经常存在残余应力。残余拉应力往往使已加工表面发生裂纹，使零件的疲劳强度降低；残余压应力有时却能提高零件的疲劳强度。如加工表面的残余应力分布不均匀，便会使工件发生变形，影响工件的形状和尺寸精度
5. 积屑瘤
? 积屑瘤的形成：
在一定的切削速度范围内，加工诸如钢、铝合金与球墨铸铁等塑性金属时，由于前刀面上挤压和摩擦的作用，使切屑底层中的一部分材料停滞和堆积在刃口附近，形成积屑瘤（第Ⅱ变形区）。经变形强化，积屑瘤的硬度很高，可达工件材料硬度的2~3.5倍，可代替切削刃切削。
? 积屑瘤的作用：对切削加工的影响，概括起来可分为两个方面： 不利的方面有：
1）当积屑瘤突出于切削刃之外时，会造成一定的过切量，从而使切削力增大，在工件表面划出沟纹并影响到零件加工的尺寸精度。
2）由于积屑瘤局部不稳定，容易使切削力产生波动而引起振动。 3）积屑瘤形状不规则，使切削刃形状发生畸变，直接影响加工精度。
4）积屑瘤被撕裂后，若被切屑带走，会划伤刀面，加快刀具的磨损，若留在已加工表面上，会形成毛刺，影响工件表面质量。
有利的方面有：
? 1）积屑瘤包覆在切削刃上，代替刀具进行切削，对切削刃起到一定的保护作用。 2） 形成积屑瘤时，增大了实际工件前角，可使切削力减小。
积屑瘤对切削加工弊多利少。精加工时一定要设法避免，即是粗加工，采用硬质合金刀具时一般也并不希望产生积屑瘤。
? 积屑瘤的影响因素 影响积屑瘤的主要因素是工件材料、刀具前角、切削速度、进给量f 以及切削液等。
? 工件材料硬度低，塑性大时，切削时金属变形大，易产生积屑瘤；刀具材料与工件材料之间的粘结性好，也易产生积屑瘤。
? 切削速度主要通过切削温度影响积屑瘤。温度适当时，（如切削中碳钢时约为300~380℃），刀~屑间的摩擦系数μ最大，容易产生积屑瘤，因而在某一适中的切削速度范围内积屑瘤长得最大。很低速切削时温度低，切屑底层塑性状态变化不大，刀~屑间呈点接触，以滑动摩擦为主，可能不产生积屑瘤；或在刀刃处产生很小的积屑瘤。高速时，一般当切削温度大于500~600℃时，由于材料的剪切屈服强度τs降低，切屑底层金属因温度高而软化，甚至呈滞流状态，所以也不会产生积屑瘤。
? 由于进给量f影响切削温度与刀~屑接触长度，因而也影响积屑瘤。f增大时，切削厚度与刀~屑接触长度随之增大，产生积屑瘤的切削速度区域向低速方向移动，所生积屑瘤的最大高度增大。
? 刀具前角增大时，前刀面上的法向力减小，切削温度降低，切削变形减小，使积屑瘤的高度减小，提高了产生积屑瘤的临界切削速度
? 采用润滑性能优良的切削液可减小甚至消除积屑瘤。
? 积屑瘤的控制措施
? 对塑性金属材料来说，可采取适当的热处理，改变其金相组织。例如低碳钢通过正火、调质处理后，能提高其硬度，降低其塑性，减小积屑瘤生长。
? 选择合理的切削参数：如切削速度、进给量。 ? 选择合理的刀具角度，特别是刀具前角. ? 采用润滑性能好的切削液可以抑制积屑瘤。
6. 切削力与切削功率
（1）切削力
切削力是刀具切削工件时产生的工件和刀具之间的相互作用力。切削力是切削过程中产生的重要物理现象，对切削过程有着多方面的重要影响：
? 它直接影响切削时消耗的功率和产生的热量。
? 引进工艺系统的变形和振动。切削力过大时，还会造成刀具、夹具或机床的损坏。
? 切削过程中消耗的功率所转化成的切削热则会使刀具磨损加快，工艺系统产生热变形并恶化已加工表面质量。
所以，掌握切削力的变化规律，计算切削力的数值，不仅是设计机床、刀具、夹具的重要依据，而且对分析、解决切削加工生产中的实际问题有重要的指导意义。
刀具切削工件时，之所以发会产生切削力，根本原因是切削过程中产生的变形和摩擦引起的。对刀具来说，它受到的切削力来自两个方面：
? 三个变形区内工件材料的弹、塑性变形产生的抗力； ? 工件、切屑与刀具摩擦产生的阻力。
从产生的部位来说，切削力产生于刀具的前、后刀面。一般切削条件下，如果刀具比较锋利，前刀面上的切削力是主要的，后刀面上的切削力相对较小。在研究有些具体问题时，为了使问题简化，常忽略后刀面上的作用力的影响，但在刀具磨损大时，则不容忽视。
（2）切削合力和切削分力
下图中，刀具（或工件）上作用的切削力的总合力F称为切削合力， F分解为某几个方向上的分力，称为切削分力。车削中常将F分解为以下三个分力：
? 主切削力Fz——是沿切削速度方向上的分力，又称为切向力。
? 进给抗力Fx——是F在进给运动方向上的分力，外圆车削中又叫轴向力。 ? 切深抗力Fy——是F在切深方向上的分力，外圆车削中，又叫径向力。 三个分力中，主切削力Fz最大，消耗功率也最多，约占总功率的95%。它是决定机床主电机功率、设计与校验主传动系统各零件以及夹具、刀具强度、刚度的重要依据。
Fx作用在进给运动方向上，是设计与校验机床进给系统各零、部件强度的依据，也消耗一定的功率。
Fy同时垂直于主运动和进给运动方向，不消耗功率。但在车削轴类零件时，易引起工艺系统的变形和振动，对加工精度和表面质量有较大影响。
通过情况下，Fx和Fy都小于Fz，随着刀具几何参数、刀具磨损情况、切削用量的不同，Ff、Fy相对于Fz的比值在很大范围内变化，三者之间的比例大致为：Fx：Fy：Fz =(0.1~0.6)：（0.15~0.7）：1。