第二章金属切削原理主要内容2.1金属切削的变形过程2.1.1研究金属切削的变形过程的意义及方法2.研究金属切削的变形过程的方法2.1.3金属切削变形过程的基本特征切削变形实验设备与录像装置图切屑根部金相照片2.1.4金属切削过程中的三个变形区2.1.5第一变形区的剪切变形（变形系数、剪应变和剪切角）切削变形程度的度量方法1）变形系数ξ厚度变形系数ξhξh=hch/hD∵hch>hD∴ξh>1长度变形系数ξlξl=lc/lch∵lc>lch∴ξl>1当切削层变为切屑后，切削宽度变化很小，根据体积不变原理有：bDhDlc=bchchlchξh=ξl=ξ>1ξ=ξh=hch/hD=cos（φ-γO）/sinφ当φ↑→ξ↓2）剪应变(相对滑移系数)εF:切屑形成力，或作用在刀具上的总切削力β:摩擦角。tgβ=μμ：前刀面平均摩擦系数ω:作用角，合力F与切削速度方向的夹角Fc:切削运动方向分力剪切角φ（1）根据主应力方向与最大剪应力方向成45°角原理确定的剪切角切屑形成力F，或作用在刀具上的总切削力的方向即为主应力方向，Fsh的方向为最大剪应力方向，由金属塑性变形理论可知，作用力与最大剪应力的方向的夹角约等于45O，两者之间夹角为φ+β-γ0，则有：φ+β-γ0=45°即得：φ=π/4–β+γ0（李和谢弗（LeeandShaffer）公式）从以上公式中可得出：①剪切角φ与摩擦角β有关：β↑→φ↓→ξ↑②剪切角φ与前角γ0有关：γ0↑→φ↑→ξ↓定性分析:上述公式的计算结果和实验结果在定性分析上是一致的，只是在定量上有出入，其原因是在建立切削模型时进行了某些简化所导致。切削刃为假想的绝对锋利；剪切面为假想的一个平面；忽略被加工表面金属内部的杂质及缺陷对切削变形的影响；用简单的平面摩擦来表示切屑与刀具前刀面的摩擦情况。2.2切屑的种类及卷屑、断屑机理2.2.1切屑的分类及形态2）节状切屑（挤裂切屑）:切屑呈节状，外表面局部开裂呈锯齿状，内表面有裂纹。切削塑性材料，切削厚度较大，切削速度较低，前角较小。其切削过程不平稳，切削力有波动，表面粗糙度较大。4）崩碎切屑切屑呈碎块状。切削铸铁或脆性材料，由于材料塑性小，抗拉强度低，切削层在刀具前刀面的挤压下，未经塑性变形就被挤裂或挤断形成不规则的碎块状。工件材料越硬、越脆，前角越小，切削厚度越大，越易产生崩碎切屑。2.2.2切屑的形状及卷屑、断屑机理2.卷屑机理1）自然卷屑利用前刀面上形成的积屑瘤使切屑自然卷曲。2）卷屑槽卷屑强迫卷屑,在前刀面上磨出适当的卷屑槽或安装附加的卷屑台,当切屑流经前刀面时,与卷屑槽或卷屑台相碰而使它卷曲。常用卷屑槽形式：直线形、直线圆弧形、圆弧形卷屑槽3.断屑机理1）使卷曲后的切屑与工件相碰，使切屑根部的拉应力越来越大，最终导致切屑完全折断。一般得到C形屑，发条状或宝塔切屑2）使卷曲后的切屑与后刀面相碰，使切屑根部的拉应力越来越大，最终导致切屑完全折断。形成C形屑3）切屑流出过程中靠自身重量而摔断与工件相碰后，在此处部位拉应力越来越大，最终导致切屑完全折断与后刀面相碰后，在此处部位拉应力越来越大，最终导致切屑完全折断图4-2切屑受撞击折断的几种形式a）切屑与工件待加工表面撞击b）切屑与工件切削表面撞击c）切屑与车刀后面撞击d）切屑卷曲流出后甩断图4-3断屑槽断屑及其参数图4-4断屑槽形式a）折线型b）直线圆弧型c）全圆弧型图4-5国产刀片断屑槽的断屑切削用量范围图4-6Sandvik刀片断屑槽的断屑切削用量范围2.3前刀面上的摩擦与积屑瘤前刀面上的摩擦特点1：实际接触面积Ar只是名义接触面积Aa的一小部分。f≠Frnμ且μ≠常数2.前刀面上的摩擦力及峰点的冷焊3.摩擦系数1）峰点型接触时的摩擦系数μ1μ1=Fr/Frn=τsAr/Frn=τs/σs（其中Ar=Frn/σs）2）紧密型接触时的摩擦系数μ2μ2=Fr/Frn=τsAa/Frn=τs/σ（x）（其中Aa=Frn/σ（x））4.前刀面上的摩擦特点（1）在前刀面上的前区OA段为紧密型接触的摩擦形式，摩擦系数为：μOA=τs/σ（x）它是一个变量，不服从古典摩擦法则。其摩擦力约占总摩擦力85%。4.影响前刀面摩擦系数的主要因素2.3.2积屑瘤的形成及对切削过程的影响切屑1)积屑瘤包围着切削刃，可代替切削刃进行切削，从而保护了刀刃，减少了刀具的磨损。2)积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，积屑瘤越高，实际工作前角越大，刀具越锋利。3)积屑瘤前端伸出切削刃外，直接影响加工尺寸精度，增大切削厚度。4)积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和表面粗糙度。5）加剧刀具磨损积屑瘤高度4.积屑瘤与切削速度的关系5.抑制积屑瘤的措施1)采用低速或高速切削2)减小