金屬切削過程是機械制造過程的一個重要組成部分。金屬切削過程是指將工件上多余的金屬層，通過切削加工被刀具切除而形成切屑并獲得幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的過程。在這一過程中，始終存在著刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，從而產生一系列現象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度以及有關刀具的磨損與刀具壽命、卷屑與斷屑等。對這些現象進行研究，揭示其內在的機理，探索和掌握金屬切削過程的基本規律，從而主動地加以有效的控制，對保證加工精度和表面質量，提高切削效率，降低生產成本和勞動強度具有十分重大的意義。總之，金屬切削過程的優劣，直接影響機械加工的質量、生產率與生產成本。因此，必須進行深入的研究。
一、切屑形成過程及變形區的劃分
1、切削變形 金屬的切削過程與金屬的擠壓過程很相似。金屬材料受到刀具的作用以后，開始產生彈性變形；雖著刀具繼續切入，金屬內部的應力、應變繼續加大，當達到材料的屈服點時，開始產生塑性變形，并使金屬晶格產生滑移；刀具再繼續前進，應力進而達到材料的斷裂強度，便會產生擠裂。
2、變形區的劃分 大量的實驗和理論分析證明，塑性金屬切削過程中切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。切削層的金屬變形大致劃分為三個變形區：第一變形區（剪切滑移）、第二變形區（纖維化）、第三變形區（纖維化與加工硬化）。
3、切屑的形成及變形特點
1） 第一變形區（近切削刃處切削層內產生的塑性變形區）金屬的剪切滑移變形
切削層受刀具的作用，經過第一變形區的塑性變形后形成切屑。切削層受刀具前刀面與切削刃的擠壓作用，使近切削刃處的金屬先產生彈性變形，繼而塑性變形，并同時使金屬晶格產生滑移。
在下圖中，切削層上各點移動至AC線均開始滑移、離開AE線終止滑移，在沿切削寬度范圍內，稱AC是始滑移面，AE是終滑移面。AC、AE之間為第—變形區。由于切屑形成時應變速度很快、時間極短，故AC、AE面相距很近，一般約為0.02一0.2mm，所以常用AB滑移面來表示第—變形區，AB面亦稱為剪切面。
剪切面AB與切削速度Vc之間的夾角 稱為剪切角。作用力Fr與切削速度Vc之間的夾角ω稱為作用角。
第一變形區就是形成切屑的變形區，其變形特點是切削層產生剪切滑移變形。
2） 第二變形區（與前刀面接觸的切屑層產生的變形區）內金屬的擠壓磨擦變形
經過第一變形區后，形成的切屑要沿前刀面方向排出，還必須克服刀具前刀面對切屑擠壓而產生的摩擦力。此時將產生擠壓摩擦變形。
應該指出，第一變形區與第二變形區是相互關聯的。前刀面上的摩擦力大時，切屑排出不順，擠壓變形加劇，以致第一變形區的剪切滑移變形增大。
3） 第三變形區（近切削刃處已加工表面內產生的變形區）金屬的擠壓磨擦變形
已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓摩擦，造成纖維化和加工硬化。
二、切削變形程度的度量方法
1、相對滑移ε
相對滑移ε是用來量度第1變形區滑移變形的程度。如右圖，設切削層中A'B'線沿剪切面滑移至A"B"時的距離為△y，事實上△y很小，故可認為滑移是在剪切面上進行，其滑移量為△s。則相對滑移ε表示為：
2、 變形系數∧h
變形系數∧h是表示切屑的外形尺寸變化大小的一個參數。如右圖所示，切屑經過剪切變形、又受到前刀面摩擦后，與切削層比較，它的長度縮短、厚度增加，這種切屑外形尺寸變化的變形現象稱為切屑的收縮。
變形系數∧h表示切屑收縮的程度，即
從上圖可知，剪切角 變化對切屑收縮的影響， 增大剪切面AB減短，切屑厚度hch減小，故∧h變小。它們之間的關系如下：
從上面兩個公式可知，剪切角 與前角γ0是影響切削變形的兩個主要因素。如果增大前角γ0和剪切角 ，使相對滑移ε、變形系數∧h減小，則切削變形減小。
注意：由于切削過程是一個非常復雜的物理過程，切削變形除了產生滑移變形外，還有擠壓、摩擦等作用，而ε值主要從剪切變形考慮；而∧h主要從塑性壓縮方面分析。所以，ε與∧h都只能近似地表示切削變形程度。
三、剪切角的確定
剪切角 是影響切削變形的一個重要因素。若能預測剪切角 的值，則對了解與控制切削變形具有重要意義。為此，許多學者進行了大量研究，并推薦了若干剪切角 的計算式。
從上面公式可看出： 與γ0、β有關。增大前角γ0、減小摩擦角β，使剪切角 增大，切削變形減小，這一規律已被普遍用于生產實踐中。
從上面公式也可看出：第2變形區產生的摩擦對第1變形區剪切變形的影響規律。
四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響
在切削速度不高而又能形成連續切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤（或刀瘤）。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在處于比較穩定的狀態時，能夠代替刀刃進行切削。
1、積屑瘤是如何形成的?
1）切屑對前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。
2）當兩者的接觸面達到一定溫度同時壓力又較高時，會產生粘結現象，即一般所謂的“冷焊”。切屑從粘在刀面的底層上流過，形成“內摩擦”。
3）如果溫度與壓力適當，底層上面的金屬因內摩擦而變形，也會發生加工硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。
4）這樣粘結層就逐步長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。
2、形成積屑瘤的條件：
主要決定于切削溫度。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結強度等因素都與形成積屑瘤的條件有關。
1）一般說來，塑性材料的加工硬化傾向愈強，愈易產生積屑瘤；
2）溫度與壓力太低，不會產生積屑瘤；反之，溫度太高，產生弱化作用，也不會產生積屑瘤。
3）走刀量保持一定時，積屑瘤高度與切削速度有密切關系。
3、積屑瘤對切削過程的影響
1）實際前角增大
它加大了刀具的實際前角，可使切削力減小，對切削過程起積極的作用。積屑瘤愈高，實際前角愈大。
2）使加工表面粗糙度增大
積屑瘤的底部則相對穩定一些，其頂部很不穩定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排出，一部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時必須設法避免或減小積屑瘤。
3）對刀具壽命的影響
積屑瘤粘附在前刀面上，在相對穩定時，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高壽命的作用。但在積屑瘤比較不穩定的情況下使用硬質合金刀具時，積屑瘤的破裂有可能使硬質合金刀具顆粒剝落，反而使磨損加劇。
4、防止積屑瘤的主要方法
1）降低切削速度，使溫度較低，粘結現象不易發生；
2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應溫度；
3）采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；
4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區的壓力；
5）適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。
五、切削變形變化規律
從相對滑移ε、變形系數∧h計算式中可知，剪切角 與前角γ0是影響切削變形的兩個主要因素。如果增大前角γ0和剪切角 ，使相對滑移ε、變形系數∧h減小，則切削變形減小。
1、前角：增大前角γ0，使剪切角 增大，變形系數∧h減小，因此，切削變形減小。
生產實踐表明：采用大前角刀具切削，刀刃鋒利、切入金屬容易，切屑與前刀面接觸長度減短、流屑阻力小，因此，切削變形小、切削省力。
2、切削速度：切削速度Vc是通過積屑瘤使剪切角 改變和通過切削溫度使摩擦系數μ變化而影響切削變形的。
3、進給量：進給量f增大，使變形系數∧h減小。
4、工件材料：工件材料硬度、強度提高，切削變形減少。
客服1 