已加工表面的形成过程
三、切削变形程度的表示方法
1. 剪切角φ
剪切角φ ↑ →剪切面 积↓→变形程度↓→切削力↓
剪切面 与切削速度(主 运动)方向之间的夹角 称为剪切角，用φ表示
图2-2 剪切角与切削变形
2.切削厚度压缩比（变形系数>1）
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层变的变形程度。
3. 第三变形区
在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成 的变形区域称为第三变形区（Ⅲ）。
由于刀具刃口不可能绝对锋利, 钝圆半径的 存在使切削层参数中公称切削厚度不可能完全切 除，会有很小一部分被挤压到已加工表面，与刀 具后刀面发生摩擦，并进一步产生弹、塑性变形， 从而影响已加工表面质量。
此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要 原因。
研究表明，工件材料脆性越大(断裂应变值小)、切屑厚度越 大、切屑卷曲半径越小，切屑就越容易折断。可采取以下措 施对切屑实施控制：
(1)采用断屑槽 通过设置断屑槽对流动中的切屑施加一定的 约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。
断屑槽的尺寸参数应与切削用量的大小相适应，否则会影 响断屑效果。常用的断屑槽截面形状有折线形、直线圆弧形 和全圆弧形。
塑性金属的切削过程一般要经过弹性 变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段
挤压与切削
➢ 切屑的形成与切离过程，是切削 层受到刀具前刀面的挤压而产生以 滑移为主的塑性变形过程。
➢ 正挤压：金属材料受挤压时，最大 剪应力方向与作用力方向约成45°
➢ 偏挤压：金属材料一部分受挤压时 ，OB线以下金属由于母体阻碍，不 能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移
四、 切屑类型
名称
带状切屑
切屑类型及形成条件
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状
金属切削过程的变形
M A
切屑 终滑移线
Φ剪切
始滑移线：τ=τs 角
刀具 O
切屑根部金相照片
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
1. 第一变形区（剪切、滑移）
塑性变形从始滑移面OA开始至终滑移面OM终了， 之间形成AOM塑性变形区，由于塑性变形的主要特点是 晶格间的剪切滑移，所以AOM叫剪切区，也称为第一变 形区（Ⅰ）。
第一变形区金属的滑移
切屑控制
❖ 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切 屑卷曲和折断。 ❖ 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加 变形的结果 ❖断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置）
切屑的卷曲
断屑的产生
(2)改变刀具角度
增大刀具主偏角Kr，切削厚度变大,有利于断 屑;
减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折 断;
Ah
hc h hD
Ld Lch
说明： 1、同一工件材料，若切削条件不同， 则切削厚度压缩比不同； 2、不同工件材料，即使切削条件相同， 切削厚度压缩比不同； 3、用切削厚度压缩比反映切削变形比 较简单、直观，但很粗略,只在一定条件 下反映切削变形。前角=0-30，Ah>1.5
Lch LD
图2-3 切屑厚度压缩比
金属切削过程就是通过刀具把被切金属层 变成切屑的过程。 2.金属切削过程中包含有哪些现象？ 切 削变形、卷屑断屑、切削力、切削热、切削温 度、刀具磨损、已加工表面硬化和残余应力、积屑 瘤等。
第二章 金属切削过程
第一节 金属切削过程概述
一、金属切削过程的实质（塑性材料）
通过刀具把被切金属层变为切屑的过 程，其实质是一种挤压、剪切变形过程。
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变 形→剪切应力增大，达到屈服点→产 生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应 力与滑移量继续增大，达到断裂强度 →切屑与母体脱离。
45° M A F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
M O
F
c）切削
金属挤压与切削比较
二、切削变形区
第一变形区（剪切、滑移） 第三变形区（挤压和摩擦）
粒状
局部剪切应力达到断 剪切应力完全达
裂强度
到断裂强度
加工塑性材料， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
工件材料硬度较 高，韧性较低， 切削速度较低
不规则块状颗粒
未经塑性变形即 被挤裂
加工硬脆材料， 刀具前角较小
切削过程欠平稳， 表面粗糙度欠佳
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
第一变形区的切削变形是切削过程中切削力和切削热的主 要来源。
2. 第二变形区 （挤压和摩擦）
切屑沿刀具前面排出时会进一步受到 前刀面的阻碍，在刀具和切屑界面之间存 在强烈的挤压和摩擦，使切屑底部靠近前 刀面处的金属发生“纤维化”的二次变形。 这部分区域称为第二变形区（Ⅱ）。
此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的 主要原因。
（二）、切屑的控制
在生产实践中，有的切屑打成螺卷状， 到一定长度时自行折断；有的切屑折断 成C形、6字形；有的呈发条状卷屑；有 的碎成针状或小片，四处飞溅，影响安 全；有的带状切屑缠绕在刀具和工件上 ，易造成事故。不良的排屑状态会影响 生产的正常进行。
切屑经第I、第Ⅱ变形区的剧烈变形后，硬 度增加，塑性下降，性能变脆。在切屑排 出过程中，当碰到刀具后刀面、工件上过 渡表面或待加工表面等障碍时，如某一部 位的应变超过了切屑材料的断裂应变值， 切屑就会折断。
刃倾角λs可以控制切屑的流向，λs为正值时， 切屑常卷曲后碰到后刀面折断形成C形屑或自 然流出形成螺卷屑；λs为负值时，切屑常卷曲 后碰到已加高进给量f使切削厚度增大，对断屑有 利；但增大f会增大加工表面粗糙度;
机械制造技术基础
本章内容 1.金属切削过程的实质是什么？ 2.切削力的分解及影响切削力的因素都有那些？ 3.切削热的来源及影响切削热的主要因素？ 4.刀具的磨损及影响刀具寿命的主要因素？
第二章 金属切削过程
1.什么是 金属切削过程？ 2.金属切削过程中会出现 哪些现象？
第二章 金属切削过程
1.什么是金属切削过程？