【数控刀具选用指南4】金属切削过程的描述（下）
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编者按
切削过程中金属受到刀具挤压产生的变形会直接影响到刀具磨损、表面质量等重要参数。《【数控刀具选用指南】金属切削过程的描述（上）》已经介绍了切削过程中的变形区和不同的切屑形态，在本篇文章中，我们将继续了解两个重要问题——变形程度与积屑瘤。
（本篇选自《数控刀具选用指南》第一章第一节（二）金属切削过程的描述）
（四）变形程度的表示方法
切削层金属变形主要是剪切滑移变形，因此用相对滑移来表示切削层变形程度。
1. 相对滑移 如图1-12a所示，假定四边形OHNM发生剪切变形后，变为OGPM，其相对滑移为：
刀具切削时的变形如表示成如图1-12b所示情况，当工件以切削速度vc向刀具移动时，如果没有刀具阻碍，点M将移至点N，但由于刀具的阻碍，切削层由MN流动到MP（OH向OG），此时的相对滑移ε应为：
图1-12 剪切变形示意图
a）切削过程相对滑移 b）四边形OHNM剪切变形图
用ε能较准确地表示出切削层的变形程度，但它是根据纯剪切计算的，而实际切削过程除剪切外，还有挤压作用，故用ε表示切削层的变形有一定的近似性，且计算复杂。
2. 变形系数 实际切削过程中，切削层金属受到挤压变形后，切屑厚度比切削层变厚，长度比切削层缩短（见图1-13），故可用变形系数来表示。
图1-13 切削变形系数
切屑厚度hch与切削层厚度hD之比称为厚度变形系数Λh
切削长度lD与切屑长度lch之比称为长度变形系数Λl
一般情况下，切削层宽度方向变化很小，根据体积不变原理，显然
此方法直观简便，故定性分析问题时用得比较多。外文文献中常用切削比rc表示变形，且有rc=1/Λh。
3. 剪切角 剪切角是剪切滑移面与切削速度间的夹角，它表示了剪切滑移面的位置，用φ表示。
（五）积屑瘤
积屑瘤是切削加工中容易产生的重要加工现象，它的存在对切削加工过程有多重影响，因此有必要了解积屑瘤形成的过程、条件、影响及预防措施等内容。
1. 积屑瘤的含义 在金属切削过程中，常常有一些从切屑和工件下来的金属冷焊（粘接）并层积在前刀面上，形成一个非常坚硬的金属堆积物，这种金属堆积物称为积屑瘤（见图1-14）。
图1-14 积屑瘤
a）示意图 b）显微照片
2. 积屑瘤的形成 切屑对前刀面接触处的摩擦，使后者十分洁净。当两者的接触面达到一定温度，同时压力又较高时，会产生粘接现象。这时切屑从粘在刀面的底层金属上流过。如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形硬化，被阻滞在底层，粘成一体。这样粘接层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。
3. 影响积屑瘤的因素
（1）切削速度的影响，如图1-15所示：切削塑性金属时，在低速范围区内不产生积屑瘤；当速度小于20m/min时，积屑瘤高度随切削速度增高而达最大值；当切削速度在20~60m/min时，积屑瘤高度随切削速度增加而减小；当速度大于60m/min左右时，积屑瘤不再生成。
图1-15 切削速度对积屑瘤的影响
加工条件：材料45钢，背吃刀量4.5mm，进给量0.67mm/r
（2）进给量、前角等参数的影响，如图1-16所示。
图1-16 切削速度、进给量和前角影响积屑瘤的关系
加工条件：材料合金钢，前角10°，背吃刀量2mm，刀尖半径0.5mm
4. 积屑瘤对切削过程影响
（1）增大刀具的实际前角。
（2）积屑瘤使背吃刀量增加△ac。积屑瘤的产生、成长与脱落是一个周期性的动态过程，△ac值是变化的，因而易引起振动。
（3）积屑瘤顶部很不稳定，易破裂留在加工表面上，使加工表面很粗糙。
（4）使用硬质合金刀具时，积屑瘤的破裂有可能使刀具颗粒剥落，使磨损加剧。
5. 积屑瘤的主要预防方法
（1）调整切削速度，使粘接现象不易发生。
（2）采用高速切削。
（3）采用润滑性能好的切削液，减小摩擦。
（4）改变刀具几何参数，例如增加刀具前角，以减小刀屑接触区压力；采用银白屑切削法（见图1-17）等。
图1-17 银白屑刀具的切削原理
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