特点：切削力波动较大，工件表面较粗糙
➢崩碎切屑： 在切削铸铁和
黄铜等脆性材料时，切削层 金属发生弹性变形以后，一 般不经过塑性变形就突然崩 落，形成不规则的碎块状屑 片，即为崩碎切屑。
➢当刀具前角小、进给量大时易产生这种切屑，
➢产生崩碎切屑时，切削热和切削力都集中在主切
削刃和刀尖附近，刀具易崩刃、刀尖易磨损，并容 易产生振动，影响表面质量。
（2）切削力的分解
通常将合力F分解为 相互垂直的三个分力： 切削力 Fc 、进给力 Ff 、 背向力 Fp 。
主切削力Fz(Fc) 背向力 Fy（Fp）
总切削力在主运动方向的分力，大小 约占总切削力的80%～90Байду номын сангаас 。Fc消耗 的功率最多，约占总功率的90%左右， 是计算机床切削功率、选配机床电机、
形；
➢ 适当的热处理来提高工件材料的硬度、降低塑
性、减小加工硬化倾向。
(二)切削力
切削过程中，刀具 施加于工件使工件材料产生 变形，并使多余材料变为切 屑所需的力，称为切削力。
1.切削力的来源、切削合力及分力、切削功率
（1） 切削力的来源
切削力来自于金属切削过程 中克服被加工材料的弹、塑 性变形抗力和刀具与工件及 刀具与切屑之间摩擦阻力。
面上，增大表面粗糙度和导致刀具磨损。
在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生。
(4）抑制或消除积屑瘤的措施
➢ 采用低速或高速切削，由于切削速度是通过切
削温度影响积屑瘤的，以切削45钢为例，在低
速vc＜3m/min和较高速度vc≥60m/min范围内，
摩擦系数都较小，故不易形成积屑瘤；
➢ 采用高润滑性的切削液，使摩擦和粘结减少； ➢ 适当减少进给量、增大刀具前角、减小切削变
材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着 刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大，当 达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属 晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料 的断裂强度，便会产生挤裂。
(2)变形区的划分
大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切屑 的形成过程就是切削层金属的变形过程。切削层的金属变形 大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变 形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硬化）。
第Ⅰ变形区 近切削刃处切削 层内产生的塑性变形区；
第Ⅱ变形区 与前刀面接 触的切屑层内产生的变形区；
第Ⅲ变形区 近切削刃处已 加工表层内产生的变形区。
2.切屑的形成过程及切屑类型
(1)切屑的形成过程
1）切削变形的力学本质
切削金属形 成切屑的过程是一个 类似于金属材料受挤 压作用，产生塑性变 形进而产生剪切滑移 的变形过程 。
形成条件：用大前角的刀具、较高的切削速 度和较小的进给量切削塑性材料
优 点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较 小。 缺点：切屑连续不断，不太安全或可能擦伤已加工表面，因此 要采取断屑措施。
➢挤裂(节状)切屑
外形特征：刀屑接触面有裂纹，外 表面是锯齿形。
形成条件：采用较低的切削速度和 较大的进给量，刀具前 角较小，粗加工中等硬 度的钢材料
校核机床主轴、设计机床部件及计算 刀具强度等必不可少的参数。
总切削力在垂直于工作平面方向的分力，Fp不消耗功率。但容易使 工件变形，甚至可能产生振动，影响工件的加工精度。是进行加工 精度分析、计算工艺系统刚度以及分析工艺系统振动时，所必须的 参数。
进给力Fx (Ff)
总切削力在进给方向的分力，进给力也作功，但只 占总功的1%～5%。是设计、校核机床进给机构， 计算机床进给功率不可缺少的参数
实验表明，切屑的形成过程是被切削层金 属受到刀具前面的挤压作用，迫使其产生弹性 变形，当剪切应力达到金属材料屈服强度时， 产生塑性变形。随着刀具前刀面相对工件的继 续推挤，与切削刃接触的材料发生断裂而使切 削层材料变为切屑。
切屑的变形和形成过程实际上经历了弹性 变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段。
2） 变形系数ξ
➢切屑厚度hch与切削层的厚度hD之比称为厚度
变形系数，用ξh 表示，ξh = ach/ac ；
➢而切削层长度Lc与切屑长度Lch之比称为长度
变形系数，用ξl表示，ξl=Lc/Lch 。
➢变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。
(2)切屑的类型
➢带状切屑
外形特征：它的内表面是光滑的，外表面是 毛茸茸的。
3.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响
(1)什么是积屑瘤
在一定速度范围下， 切削塑性金属材料形成 带状切屑时, 常在刀具 前刀面靠近切削刃的部 位粘结一些工件材料, 形成一块硬度很高的楔 块，称之为积屑瘤。
(2)积屑瘤的形成原因
当切屑沿刀具的前刀面流出时，在一定的温度与压力作 用下，与前刀面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力，致使 这一层金属的流出速度减慢，形成一层很薄的“滞流层”。 当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时， 就会有一部分金属粘结或冷焊在切削刃附近，形成积屑瘤。
模块一 金属切削原理
课题二 金属切削过程的物理现象的认识
知识点
切削层的变形 切削力 切削热和切削温度
技能点 认识切屑的形成及其分类 认识切削力的来源及分解 认识切削热和切削温度形成及加工的影响
一.课题分析
在金属切削过程(cutting process)中，始终存在着 刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生 一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切 削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑 等。
研究、掌握并能灵活应用金属切削基本理论, 对有 效控制切削过程、保证加工精度和表面质量，提高切 削效率、降低生产成本，合理改进、设计刀具几何参 数，减轻工人的劳动强度等有重要的指导意义。
二.相关知识
(一) 金属切削过程的物理现象
1.切削层的变形
(1)概述 金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属
(3)积屑瘤对起削过程的影响
❖积屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替切
削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。
❖使实际前角增大，切削轻快。
因此，粗加工时可利用积屑瘤。
❖积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且在不断
地产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化， 影响尺寸精度。
❖此外，还会导致切削力的变化，引起振动， ❖并会有一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表