金属切削第三章

第三章金属切削的变形过程,第一节切削变形与切屑形成过程,第二节切削力,第四节刀具磨损与刀具寿命,第三节切削热与切削温度,研究金属切削变形过程的意义意义金属切削过程是指：通过切削运动，使刀具从工件上切下多余的金属层，形成切屑和已加工表面的过程。即被加工工件的切削层在刀具前面推挤下产生塑性变形，形成切屑而被切下来的过程。在这过程中产生一系列现象，如形成切屑、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等，它们产生的根本原因时切削过程中的弹性变形和塑性变形金属切削变形过程的研究是金属切削原理的基础理论研究。是适应生产发展的需要，有助于保证加工质量，提高生产率和降低成本。,研究切削变形的实验方法,侧面变形观察法高速摄影法快速落刀法SEM观察法光弹性、光塑性实验法其它方法，如：X射线衍射等,金属在加工过程中会发生剪切和滑移，下图表示了金属的滑移线和流动轨迹，其中横向线是金属流动轨迹线，纵向线是金属的剪切滑移线。可划分为三个变形区。,一、切削变形区的特点,金属切削过程中滑移线和流线示意图,第一节切削变形与切屑形成过程,塑性金属受压缩时，随着外力的增加，金属先后产生弹性变形、塑性变形，并使金属晶格产生滑移，而后断裂,以直角自由切削为例，如果忽略了摩擦、温度、和应变速度的影响，金属切削过程如同压缩过程，切削层受刀具挤压后也产生塑性变形。,第变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。,切削部位三个变形区,第变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。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。,切削变形金相显微照片,第变形区：从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到OM线（终滑移线）金属晶粒剪切滑移基本结束，AOM区域叫第一变形区。是切屑变形的基本区，其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。,第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。此区域较窄，宽度仅0.020.2。,设切削层中某点P向切削刃逼近，到1点时切应力达到材料剪切屈服强度s（=s），1点向前移动的同时，也沿剪切方向滑移，其合成运动轨迹从1点运动到2点而不是2点，22是滑移距离P点继续逼近刀刃，由于硬化现象，剪应力增大，因此P点经过1234，到达4点时剪切滑移结束，沿平行前刀面方向流出成为切屑。,第I变形区内金属的剪切变形,金属在第一变形区滑移过程切削层金属是在AOM区内通过剪应力产生滑移变成切屑(Chip)的。AOM区叫做第一变形区。OA线叫始滑移线，OM线叫终滑移线。其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。,晶粒滑移：切削层金属的变形，从晶体结构看，就是沿晶格中晶面的滑移。在一般速度范围内，第一变形区宽度仅0.20.02mm，所以可看成一个面即剪切面。,剪切面与切削速度之夹角叫剪切角，以表示。,刀具,切屑,晶粒滑移示意图滑移与晶粒伸长,假定金属晶粒为圆形，受剪应力后晶格中晶面滑移，粒变椭圆形，AB变为长轴AB；随剪应力增大，晶格纤维化，AB成为纤维化方向。纤维化方向与晶粒滑移方向不一致，它们成一（凯帕）角。,卡片模型切削层金属就象一摞卡片，在刀具作用下受剪应力后沿卡片间滑移而成为切屑。滑移方向就是剪切面方向。,卡片模型,第变形区：刀屑接触区切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，使靠近前刀面的晶粒进一步剪切滑移。特征是晶粒剪切滑移剧烈呈纤维化，纤维化方向平行前刀面，有时有滞流层。切屑与前刀面的压力很大，高达23GPa，由此摩擦产生的热量也使切屑与刀具面温度上升到几百度的高温，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。,第II变形区内金属的挤压变形,切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。,第变形区：刀工接触区。已加工表面受到刀具刃口钝圆和后刀面挤压和摩擦，晶粒进一步剪切滑移。有时也呈纤维化，其方向平行已加工表面，也产生加工硬化和回弹现象。三个变形区汇集在切削刃附近，应力集中而又复杂。三个变形区内的变形又相互影响。,金属切削过程是被切金属层在刀刃和前刀面的作用下，经过挤压和滑移变成切屑(Chip)的过程。切屑从形态、尺寸、颜色以至硬度都反映了被加工材料和切削条件对滑移的影响。研究切屑的形态不仅在生产实践上具有重要意义（切屑处理），而且在理论上也有重要意义。切屑变形规律是切削过程中诸如切削力、切削热和切削温度、刀具磨损等规律的重要理论基础。,二、切屑类型,带状挤裂单元崩碎,由于不同工件材料和切削条件，切屑形态不同，常见的切屑有四种类型。前三种为切削塑性材料的切屑，最后一种为切削脆性材料的切屑。,1、带状切屑最常见。内侧表面光滑，外侧表面呈毛茸状，用显微镜观察可见到有均匀整齐的剪切裂纹。被切材料在经过终滑移线时剪应力未超过材料的破裂强度通常加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时得到。切削力波动很小，切削过程平稳，已加工表面粗糙度较小。,2、挤裂切屑外侧面呈锯齿状，内侧面有时有裂纹加工塑性金属材料，切削厚度较大，切削速度较低，刀具前角较小时得到。加工硬化较大，在局部剪应力超过破裂强度。切削力波动较大，切削过程产生一定的振动，已加工表面较粗糙。,3、单元切屑在挤裂切屑的基础上切削厚度增大，切削速度、前角减小，挤裂切屑的整个剪切面上的应力都超过了材料的破裂强度。使剪切裂纹进一步扩展而断裂成单元体。生产中很少见到。,从带状挤裂单元切屑的变化：切削厚度由小到大，切削速度和刀具前角由大到小。表面粗糙度随切屑从单元向挤裂和带状形态的转变而逐步降低。掌握其变化规律，就可改变切屑形态以达控制切屑（卷屑、断屑）和改善已加工表面质量的目的。,4、崩碎切屑切削脆性金属材料如灰铸铁时得到的。产生原因：材料受到拉应力已超过其抗拉强度。切削力波动甚大，有冲击负荷，已加工表面凹凸不平。改变切削条件，如大前角，大刃倾角，小切削厚度，高切削速度，可得到针状切屑或松散的带状切屑。此时切削过程平稳，已加工表面粗糙度较小。,带状切屑,挤裂切屑,节状切屑,崩碎切屑,切屑形态照片,剪切角剪应变变形系数刀屑接触长度L,三、变形程度的表示方法,1、剪切角在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。剪切角可采用快速落刀实验获得切屑根部照片再测量得到，比较麻烦。,2、剪应变平行四边形OHNM剪切变形为OGPM，按剪应变即相对滑移关系有=s/y，而s=NP，y=MK故=NP/MK=(NK+KP)/MK=ctg+tg(-0),剪切变形示意图,变形系数求法,3、变形系数（克赛）由实验和生产可知，切屑厚度ach大于切削层厚度ac，切屑长度lch小于切削层长度lc。长度变形系数L切削层长度lc与切屑长度lch之比L=lc/lch厚度变形系数a=ach/ac忽略切屑宽度的变化，有a=L=大于1，值大表示切屑越厚越短，变形越大变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易求得，生产中常用。,图3-4切削变形程度表示a)切削层尺寸与切屑尺寸b)前角、剪切角与切削变形关系,变形系数、剪切角和剪应变的关系,以上是按纯剪切观点提出的，而切削过程是复杂的，既有剪切又有挤压和摩擦的作用。显然以上理论有局限性。如=1时，ach=ac，似乎切屑没有变形，但事实上切屑有相对滑移存在。也只当1.5时，与基本成正比。,四、前面上的摩擦特点,根据前述，切屑沿前刀面流出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面的切屑底层进一步变成第二变形区。特征：切屑底层晶粒纤维化，流速减慢甚至会停滞在前刀面上切屑发生弯曲；刀屑接触区温度升高；第二变形区的挤压和摩擦影响切屑的流出，从而影响第一变形区金属的变形，影响剪切角的大小。,粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。,切屑与前刀面的摩擦,在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。,滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。,图3-6刀-屑面间接触与粘结a)刀-屑面间接触b)刀-屑面间粘结,前刀面上的摩擦,切屑与前刀面摩擦示意图,切削塑性材料时刀屑接触区的摩擦示意图。可见，刀屑接触面分两个区域：粘结区和滑动区。,刀具前刀面的摩擦特性,，法应力=s剪应力，=OAB刀具,OA粘结区AB滑动区,OA粘结区（内摩擦区）：摩擦系数是变化的AB滑动区（外摩擦区）：摩擦系数是常数,粘结区内摩擦切塑性金属时，切屑与前刀面间高温(几百度)、高压（2-3GPa）使切屑底部与前刀面间发生粘结，亦称“冷焊”；粘结区并非一般的外摩擦，而是粘结层金属与相邻切屑较上层之间的晶粒相对剪切滑移，属内摩擦。单位切向力=材料的剪切屈服极限s,滑动区外摩擦单位切向力由s逐渐减小到0。刀屑接触面上正应力在刀尖处最大，逐渐减小到0。,影响前刀面摩擦系数的主要因素工件材料：强度硬度增大，减小（V不变时，温度升高）切削厚度：切削厚度增大，正应力增大，减小切削速度：低速，V大，越大；高速，V大，越小刀具前角：o增大，正应力减小，越大,切削速度：在不同v范围，影响不同。v低时，温度较低，前刀面与切屑底层不易粘结。粘结情况随速度的增大而发展，使增大；当v超过一定值时，温度升高，使材料塑性增大，流动应力减小，故降低。,积屑瘤由于刀屑接触面的摩擦，当切削速度不高又形成连续切屑时，加工钢料和其它塑性材料时，常常在刀刃处粘着剖面呈三角状硬块。硬度为工件硬度的2-3倍，这块金属被称为积屑瘤。叫积屑瘤。形成原因：高温、高压，粘结、冷焊,五、积屑瘤,当金属切削层从终滑移面流出时，受到刀具前刀面的挤压和摩擦，切屑与刀具前刀面接触面温度升高，挤压力和温度达到一定的程度时，就产生粘结现象，也就是常说的“冷焊”。切屑流过与刀具粘附的底层时，产生内摩擦，这时底层上面金属出现加工硬化，并与底层粘附在一起，逐渐长大，成为积屑瘤。,材料硬化指数愈大（塑性越高），愈易形成积屑瘤。实验证明：形成积屑瘤有一最佳切削温度，此时积屑瘤高度Hb最大，当温度高于或低于此温度时，积屑瘤高度皆减小。积屑瘤高度与切削速度的关系如图，实际也反映了与温度的关系。,积屑瘤高度Hb与vc的关系,图3-8切削参数对积屑瘤的影响,积屑瘤对金属切削过程产生的影响,（1）实际刀具前角增大;（2）实际切削厚度增大；（3）加工后表面粗糙度增大；（4）影响切削刀具的耐用度；,1、实际刀具前角增大,刀具前角o指前刀面与基面之间的夹角。由于积屑瘤的粘附，刀具前角增大了一个b角度，如把切屑瘤看成是刀具一部分的话，无疑实际刀具前角增大,现为ob。刀具前角增大可减小切削力，对切削过程有积极的作用。而且，切削瘤的高度Hb越大，实际刀具前角也越大，切削更容易。,2、实际切削厚度增大,当切削瘤存在时，实际的金属切削层厚度比无切削瘤时增加了一个hD，显然，这对工件切削尺寸的控制是不利的。这个厚度hD的增加并不是固定的，因为切削瘤在不停变化，它是一个产生，长大，最后脱落的周期性变化过程，这样可能在加工中产生振动。,3、加工后表面粗糙度增大,积屑瘤的变化不但是整体，而且积屑瘤本身也有一个变化过程。积屑瘤的底部一般比较稳定，而它的顶部极不稳定，经常会破裂，然后再形成。破裂的一部分随切屑排除，另一部分留在加工表面上，使加工表面变得非常粗糙。可以看出，如果想提高表面加工质量，必须控制积屑瘤的发生。,4、切削刀具对耐用度的影响,从积屑瘤在刀具上的粘附来看，积屑瘤应该对刀具有保护作用，它代替刀具切削，减少了刀具磨损。积屑瘤的粘附是不稳定的，它会周期性的从刀具上脱落，当它脱落时，可能使刀具表面金属剥落，从而使刀具磨损加大。对于硬质合金刀具这一点表现尤为明显。,积屑瘤的作用有利方面：可增大实际前角，减少变形和切削力；可保护切削刃、降低刀具磨损。,不利方面：积屑瘤不稳定时（脱落时），有可能使脆性刀具颗粒剥落，反而加剧刀具磨损；产生积屑瘤后使切削厚度增大ac值，影响工件尺寸精度；当积屑瘤不稳定时，由于积屑瘤产生成长脱落周期动态变化，易引起振动；脱落的积屑瘤碎片影响工件表面粗糙度，也易划伤刀具使耐用度降低。,抑制积屑瘤的措施（1）降低切削速度，使温度降低到不易产生粘结现象；（2）采用高速切削，使温度高于积屑瘤消失的极限温度；（3）调整刀具角度，增大刀具前角，减小刀屑接触压力；（4）更换切削液，使用润滑性好的切削液和精研刀具表面，降低磨擦；（5）提高工件材料硬度，减小材料硬化指数。,六、已加工表面变形和加工硬化,刀刃钝圆半径rn弹性恢复区CD,变形特征：挤压、摩擦与回弹,金属进入第一变形区时，晶粒因压缩而变长，因剪切滑移而倾斜。金属层接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的纤维层，最后在O点断裂。,已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。,经过严重塑性变形而使表面层硬度增高的现象称为加工硬化亦称冷硬。,硬化程度的指标:加工硬化程度N硬化层深度hD,H1是已加工表面显微硬度，H是金属材料基体显微硬度,减轻硬化程度的措施：1)磨出锋利的切削刃2)增大前角或后角3)减小背吃刀量ap4)合理选用切削液,七、影响切削变形的主要因素1加工材料强度、硬度刀-屑面间正压力、平均正应力av。,（3-3）,（3-2）,2前角o前角o增大，楔角o减小，切削刃钝圆弧半径rn减小，切屑流出阻力小，使摩擦系数减小，剪切角增大，故切削变形减小。,前角o对剪切角的影响,3切削速度vc切削速度是通过切削温度和积屑瘤影响切削变形的。,切削速度对切削变形的影响,4进给量f当进给量增大时，切屑厚度hD与切屑厚度hch增加，使前面上正压力Frn增大，使平均正应力av增大，因此，摩擦系数减小和切屑厚度压缩比h减小。,进给量对切削变形的影响,从前面第一和第二变形区的分析可知，变形和摩擦是影响切削过程的关键。影响切屑变形的主要因素可从以下四方面分析：工件材料、刀具参数、切削速度和切削厚度,第二节切削力,切削时作用在刀具上的力，由下列两个方面组成：变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变形抗力切屑、工件与刀具间的摩擦力。,一、切削力的来源、合力及其分力,1、切削力的来源,2、合力两者作用在刀具上的合力为F,3、分力,切削力Fc(主切削力Fz)在主运动方向上的分力；背向力Fp(切深抗力Fy)在垂直于假定工作平面上分力；进给力Ff(进给抗力Fx)在进给运动方向上的分力。,（3-5）,由实验可知，车刀主偏角45，前角15，切削45钢，各个分力之间的比例为：由此可见，主切削力是构成切削力的主要因素。,随车刀材料、几何参数、切削用量、工件材料和车刀磨损等情况不同，Fx、Fy和Fz之间的比例变化较大。,二、切削力的实验公式（一）切削力的测定原理1、电阻应变片式测力仪,在测力传感器上粘贴电阻应变片。,切削测力仪的弹性元件是由整体钢材加工成八角状结构，粘贴应变片并形成组桥。车削时进给抗力Fx使八角环受到切向推力，切深抗刀Fy使八角环受到压缩，主切削力Fz使八角环上面受拉伸下面受压缩。对不同的受力情况，在八角环上适当地布置应变片就可在相互极小干扰的情况下分别测出各个切削分力。,应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是最常采用的传感元件。一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。,三向压电石英晶体测力仪利用其压电效应。压电晶体传感器、压电晶体测力仪、压电晶体测力实验,2、压电晶体测力仪,三向压电石英晶体测力仪利用其压电效应测力。,（二）切削力实验公式,Fc,Fp、Ff各切削分力，单位为N；CFz、CFp、CFf公式中系数，根据加工条件由实验确定；xF、yF、nF表示各因素对切削力的影响程度指数；KFc、KFp、KFf不同加工条件对各切削分力的影响修正系数。,(3-6),三、单位切削力单位切削力是切削单位切削层面积所产生的作用力。,(3-7),四、切削功率主运动消耗的切削功率Pc(单位为kW)应为：,Fc切削力，单位为N；vc切削速度，单位为m/min。Pc切削功率，单位为kW。,(3-8),五、影响切削力的因素,（一）切削用量的影响1背吃刀量ap与进给量fapAc成正比，kc不变，ap的指数约等于1，因而切削力成正比增加。,fAc成正比，但kc略减小，f的指数小于1，因而切削力增加但与f不成正比。,如果从切削力和切削功率来考虑，加大进给量比加大切削深度有利。,1)在积屑瘤增长阶段随v积屑瘤高度变形程度，F。,2)在积屑瘤减小阶段v变形程度，F。,3)在无积屑瘤阶段随v，F,v中速后，温度升高，摩擦系数变形程度F。,2切削速度vc,速度v对F的影响在无积屑瘤阶段，v变形程度F。,（二）工件材料的影响（系数CF或单位切削力kc体现）工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。,加工脆性金属时，因变形和摩擦均较小，故切削速度对切削力影响不大。,(三)刀具几何参数影响,1.前角0加工塑性材料时，0变形程度F。,加工脆性材料时，切削变形很小，0对F影响不显著。0300对F影响不显著。,2.主偏角r的影响（1）r对Fc影响较小，影响程度不超过10%r在6070之间时，Fc最小。,（2）r对Fp、Ff影响较大FpFDcosrFfFDsinrFp随r增大而减小，Ff随r增大而增大。,(四)其它因素影响1.刃倾角s的影响（1）s对Fc影响很小。,（2）s对Fp、Ff影响较大Fp随s增大而减小，Ff随s增大而增大,2.刀尖圆弧半径r的影响,（1）r对Fc影响很小；（2）Fp随r增大而增大；Ff随r增大而减小。,r增大相当于r减小的影响,刀尖圆弧半径r切削刃圆弧部分的长度切削变形切削力。此外，r增大，整个主切削刃上各点主偏角的平均值减小，从而使Fy增大、Fx减小。,3刀具磨损刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使切削时摩擦和挤压加剧，故使切削力Fc和Fp增大。4切削液切削液润滑作用越好，力减小越显著，低速时更突出。5刀具材料各种刀具材料对切削力的影响，是通过刀具材料与工件之间的亲和力、摩擦力和磨损等因素决定的。按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢顺序，切削力依次增大。,六、车削力计算举例查表3-1，表3-2。,一、切削热的来源与传散切削热来源于切削层发生弹性变形、塑性变形所消耗的能量和切屑与前刀面、工件与后刀面之间摩擦所产生的热；切削过程中三个变形区就是三个发热区。,第三节切削热与切削温度,切削热的传散,Q切削热,Q屑占5086、Q刀占1040、Q工占39、Q介占l,切削热的传散,切削热传散比例不同，一般切屑带走的热量最多，工件次之，刀具中较少，周围介质中最少。传散比例与切削速度有关，提高切削速度切屑带走的热量增多，传入工件和刀具的热量减少。,二、切削温度测定原理和切削温度分布（一）切削温度测定原理1自然热电偶法,（1）利用不同化学成分的工件和刀具材料组成热电偶；（2）两极分别与机床绝缘，构成热点回路；（3）根据温差电动势测定刀具温度。,2、人工热电偶法,两条不同化学成分材料的导线组成热电偶。,3、红外线法红外热成像测温。,红外热成像测温,（二）切削温度分布,温度分布规律：1）刀-屑接触面间摩擦大，热量不易传散，故温度值最高。,2）切削区域的最高温度点在前面上近切削刃处，在离切削刃1mm处的最高温度约900，因为在该处热量集中，压力高。在后面上离切削刃约0.3mm处的最高温度为700；3）切屑带走热量最多，切屑上平均温度高于刀具和工件上的平均温度，因切屑剪切面上塑性变形严重，其上各点剪切变形功大致相同。各点温度值也较接近。工件切削层中最高温度在近切削刃处，它的平均温度较刀具上最高温度点低23倍。,三、影响切削温度的主要因素,切削温度实验公式：,用高速钢或硬质合金刀具切削中碳钢时，公式中的系数和指数值参见下表。,（1）前角对切削温度的影响（2）主偏角对切削温度的影响,1、切削用量对切削温度的影响切削速度、背吃刀量和进给量。2刀具几何参数对切削温度的影响,3工件材料对切削温度的影响强度和硬度，切削热；导热系数，切削温度,4刀具磨损对切削温度的影响切削刃磨钝，切屑变形，摩擦，切削温度,5切削液对切削温度的影响切削液，切削温度,切削速度,切削温度,增加最显著，但不成正比。,1）切削速度的影响Pm=Fz*V，切屑流速加快，摩擦加剧，故不正比增加。,2）进给量进给量的增大，切削温度上升。但切削温度随进给量增大而升高的幅度不如切削速度那样显著。,3）切削深度虽然随着切削深度的增加，切削温度也有所增加，但是切削深度ap对切削温度的影响很小。,影响程度规律是：切削速度vc增加1倍，切削温度约增32；进给量增加1倍，切削温度增加18；背吃刀量增加1倍，切削温度增加7。综上所述，对切削温度的影响程度Vfap。从以提高刀具耐用度看，在机床允许条件下，选大的背吃刀量ap和进给量f比选大的切削速度V有利。,2工件材料,强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大，切削温度升高。导热率大，散热快，温度下降.,3刀具几何参数1）前角o的影响,o变形程度摩擦热。但o20时，因散热面积，对的影响减小。,2）主偏角r的影响,r，切削刃工作长度刀尖角减小，散热面积,2）刀具磨损的影响,刀具磨损的影响,4切削液,浇切削液对切削温度刀具磨损加工质量有明显效果。热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著。,（1）切削温度对工件材料强度和切削力的影响切削温度是刀具磨损的主因，限制生产率提高。切削温度降低加工精度，表面产生残余应力等缺陷。切削时的温度虽然很高，但是对工件材料硬度及强度的影响并不很大；对剪切区域的应力影响不很明显。加热切削（500-800度），切削力下降显著。高速切削切削温度达800-900度，切削力下降不多。,四、切削温度对切削过程的影响,（2）对刀具材料的影响适当地提高切削温度，对提高硬质合金的韧性是有利的。因为在高温时，硬质合金的强度比较高，不易崩刀，磨损强度亦将降低。（3）对工件尺寸精度的影响工件本身受热膨胀，直径发生变化，切削后不能达到要求精度；刀杆受热膨胀，切削时实际切削深度增加使直径减小；工件受热变长，但因为固在机床上不能自由伸长而发生弯曲，车削后工件中部直径变大。,（4）利用切削温度自动控制切削速度（转速）或进给量；（5）利用切削温度与切削力控制刀具磨损。,从前面第一和第二变形区的分析可知，变形和摩擦是影响切削过程的关键。影响切屑变形的主要因素可从以下四方面分析：工件材料、刀具参数、切削速度和切削厚度,一、刀具磨损,（一）刀具磨损的形态,（二）刀具寿命的经验公式,（三）刀具磨损过程及磨钝标准,（一）影响刀具寿命的因素,（二）刀具磨损的原因,第四节刀具磨损、破损与刀具寿命,二、刀具寿命,（三）刀具寿命允许的切削速度,刀具失效形式：磨损（正常工作时逐渐产生的损耗）破损（突发的破坏，随机的）,一、刀具磨损和破损,（一）刀具磨损的形态,（1）前刀面磨损切塑性材料，v和ac较大时，在前刀面上形成月牙洼磨损，以最大深度KT表示,（2）后刀面磨损切铸铁或v和ac较小切塑性材料时，主要发生这种磨损。,图3-25正常磨损形式a)前面磨损b)主后面磨损c)磨损标准,1.正常磨损,2.非正常磨损,刀具的破损在切削加工中，刀具有时没有经过正常磨损阶段，而在很短时间内突然损坏，这种情况称为刀具破损。破损也是刀具损坏的主要形式之一。破损是相对于磨损而言的。,图3-26刀具破损的形式a)崩碎b)崩刃c)热裂d)塌陷,(1)崩碎(图a)在切削刃上出现细小崩碎。(2)崩刃(图b)在刀尖或切削刃处崩裂。(3)热裂(图c)垂直切削刃出现细小裂纹。(4)塌陷(图d)在切削过程中高温高压作用下使切削刃失去切削性能而引起前面或刀尖、切削刃塌陷。,（二）刀具磨损的原因,1、磨料磨损切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对刀具表面刻划作用造成的机械磨损。低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因(HSS刀)。,2、粘结磨损刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。相对运动使粘接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬度比小亲合力大时磨损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。,3、扩散磨损刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损。切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快；高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。,4、化学磨损（氧化磨损）一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损。化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削条件下。,5、热电磨损切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损。,切削速度对刀具磨损强度的影响1-硬质点磨损；2-粘结磨损；3-扩散磨损；4-化学磨损,（三）刀具磨损过程及磨钝标准对切削过程中刀具后刀面磨损量VB进行定时（或定切削行程）测量可得刀具磨损过程的典型磨损曲线。刀具磨损过程可分为三个阶段：,（1）初期磨损阶段新刃磨的刀具，后刀面与工件的实际接触面积很小，单位面积上承受的正压力较大，再加上后刀面微观凸凹不平，刀具磨损速度很快