金属切削原理(机械制造技术基础的主要内容)

由于积屑瘤会改变刀具工作时的实际前角，当其变化与脱落时，又会影响已加工表面粗糙度、刀具磨损等。当切屑经前刀面流出时，第Ⅱ变形区滞流层中的一部分金属，在适当的温度与压力条件下与母体分离，牢固地粘结在前刀面上，成为形成积屑瘤的核。由此可见，形成粘结和加工硬化是积屑瘤成长的必要条件。因而引起积屑瘤脱落和消失的主要原因也是切削温度。

金属切削原理

金属切削原理：
研究金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。

泰勒提出的刀具寿命和切削速度之间相互制约的经验公式为vTn＝c式中T为刀具寿命（分）；v为切削速度（米／分）;n和c为常数（与切削条件有关）。生产中常根据加工条件按生产成本或生产率的原则，来确定刀具寿命和拟定工时定额。

钢铁切屑试验：

1880年秋，泰勒及助手们为了测定切割钢材时所使用工具的最佳角度和形状及恰当的速度以提高作业效率，他们策划了一个6个月的金属切削方法的测定工作，这即是著名的钢铁切削试验。这个试验是工艺标准化的重大先例，也是过程控制的重大先例。

制定工艺标准以提升效率、稳定质量。
作业标准化在提升效率的同时还大幅提升了作业一致性，也就相应地提升了作业过程的稳定性，从而更高效地保障了质量。

金属切削原理的学科内容

主要内容包括金属切削中切屑的形成和变形、切削力和切削功、切削热和切削温度、刀具的磨损机理和刀具寿命、切削振动和加工表面质量等。
切屑形成机理　从力学的角度来看，根据简化了的模型，金属切屑的形成过程与用刀具把一叠卡片1′、2′、3′、4′、……等推到 1、2、3、4、……等位置（图1）的情形相似，卡片之间相互滑移即表示金属切削区域的剪切变形。经过这种变形以后,切屑从刀具前面上流过时又在刀、屑界面处产生进一步的摩擦变形。通常，切屑的厚度比切削厚度大，而切屑的长度比切削长度短，这种现象就叫切屑变形。金属被刀具前面所挤压而产生的剪切变形是金属切削过程的特征。由于工件材料、刀具和切削条件不同,切屑的变形程度也不同,因此可以得到各种类型的切屑(图2)。

什么是金属切削工艺

金属切削理论是在生产实践与切削实验中，总结出的关于金属切削过程中基本物理现象变化规律的理论。这些基本物理现象包括：切削变形、切削力、切削温度和刀具磨损等。学习并掌握这些规律，以提高切削加工的生产率、加工质量和降低生产成本。一、切削变形金属切削过程，从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。产生切屑和形成已加王表面是金属切削时密切相关的两个方面。切削变形就是从这两个方面讨论切削过程。因而学习切削变形是学习其它物理现象的基础。一、切削方式切削时，当工件材料一定，所产生切屑的形态和形成已加工表面的特性，在很大程度上决定于切削方式。切削方式是由刀具切削刃和工件间的运动所决定，可分为：直角切削、斜角切削和普通切削三种方式。二、切削变形概述（一）切屑的基本形态：金属切削时，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量不同，会出现各种不同形态的切屑。但从变形观点出发，可归纳为四种基本形态 (如图3—2)。 1．带状切屑切屑呈连续状、与前刀面接触的底层光滑、背面呈毛葺状。 2．挤裂状切屑　切屑背面呈锯齿形、内表面有时有裂纹。 3．单元状切屑　切削塑性很大的材料，如铅、退火铝、纯铜时，切屑容易在前刀面上形成粘结不易流出，产生很大变形，使材料达到断裂极限，形成很大的变形单元，而成为此类切屑。 4．崩碎状切屑切削脆性材料，如铸铁、黄铜等时，形成片状或粒状切屑。切削时，在产生带状切屑的过程中，切削力变化较小，切削过程稳定，已加工表面质量好。但切屑成为很长的带状，影响机床正常工作和工人安全，因而要采取断屑措施；在产生挤裂状和单元状切屑的过程中，切削力有较大的波动，尤其是单元状切屑，在其形成过程中可能产生振动影响加工质量；在切削铸铁时，由于所形成的崩碎状切屑是经石墨边界处崩裂的，因而已加工表面的粗糙度值变大。（二）积屑瘤在某一定切削速度范围内，切削钢、 4～6黄铜、铝合金等材料时，切削刃附近的前刀面上会出现一块堆积物，代替切削刃工作，把这个堆积物称为积屑瘤。由于积屑瘤会改变刀具工作时的实际前角，当其变化与脱落时，又会影响已加工表面粗糙度、刀具磨损等。因而积屑瘤也常作为切削时一个重要物理现象进行研究。根据实验，积屑瘤具有以下特点：化学性质与工件材料相同；硬度增加约为母体材料的2～4倍；与前刀面粘结牢固；消失或脱落具有一定的临界切削温度；不稳定，成长、脱落反复进行。 1．积屑瘤的产生与成长由电子扫描得出的积屑瘤产生与成长模型。当切屑经前刀面流出时，第Ⅱ变形区滞流层中的一部分金属，在适当的温度与压力条件下与母体分离，牢固地粘结在前刀面上，成为形成积屑瘤的核。粘结是金属原子问在其作用力的范围内，相互吸引而结合的状态，其条件大体为：两金属的可溶性；结合是金属结合以及必要的温度和充分的接触时间等。温度对粘结起着决定性的作用。因为组织，由于加工硬化其硬度与切屑相比增加很多。由此可见，形成粘结和加工硬化是积屑瘤成长的必要条件。 2．积屑瘤的脱落与消失当切削温度升高到某一临界值时，积屑瘤就消失，这个值约为．500～600℃与金属材料的再结晶温度560℃相当。这时，由于温度高，金属的延展性增加，加工硬化消失，堆积物变软被切屑带走，积屑瘤就脱落或消失。因而引起积屑瘤脱落和消失的主要原因也是切削温度。在实际切削过程中，由于各种因素的影响，会导致切削温度的不断变化，因而即使在相同切削条件下，积屑瘤也处于不稳定状态，时而成长，时而脱落的反复变化。