一、車刀的切屑過程1變形區(qū)的劃分切削層金屬形成切屑的過程就是在刀具的作用下發(fā)生變形的過程。圖2-10是在直角自由切削工件條件下觀察繪制得到的金屬切削滑移線和流線示意圖。流線表明被切削金屬中的某一點在切削過程中流動的軌跡。切削過程中，切削層金屬的變形大致可劃分為三個區(qū)域：（1）第一變形區(qū)從OA線開始發(fā)生塑性變形，到OM線金屬晶粒的剪切滑移基本完成。OA線和OM線之間的區(qū)域（圖中區(qū)）稱為第一變形區(qū)。（2）第二變形區(qū)切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，基本上和前刀面平行。這一區(qū)域（圖中區(qū)）稱為第二變形區(qū)。（3）第三變形區(qū)已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬化。這一區(qū)（圖中區(qū)）稱為第三變形區(qū)。在第一變形區(qū)內(nèi)，變形的主要特征就是沿滑移線的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。OA稱作始滑移線，OM稱作終滑移線。當(dāng)金屬沿滑移線發(fā)生剪切變形時，晶粒會伸長。晶粒伸長的方向與滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它們成一夾角。在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的寬度僅為00202mm，所以可以用一剪切面來表示（圖212）。剪切面與切削速度方向的夾角稱作剪切角，以表示。2、切屑的形成及變形特點1）第一變形區(qū)（近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)）金屬的剪切滑移變形切削層受刀具的作用，經(jīng)過第一變形區(qū)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(chǎn)生彈性變形，繼而塑性變形，并同時使金屬晶格產(chǎn)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(nèi)，稱AC是始滑移面，AE是終滑移面。AC、AE之間為第變形區(qū)。由于切屑形成時應(yīng)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(qū)，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之間的夾角稱為作用角。第一變形區(qū)就是形成切屑的變形區(qū)，其變形特點是切削層產(chǎn)生剪切滑移變形。2）第二變形區(qū)（與前刀面接觸的切屑層產(chǎn)生的變形區(qū)）內(nèi)金屬的擠壓磨擦變形經(jīng)過第一變形區(qū)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(chǎn)生的摩擦力。此時將產(chǎn)生擠壓摩擦變形。應(yīng)該指出，第一變形區(qū)與第二變形區(qū)是相互關(guān)聯(lián)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(qū)的剪切滑移變形增大。3）第三變形區(qū)（近切削刃處已加工表面內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)）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。 3.切削塑性材料和脆性材料時的切屑類型分析由于工件材料不同，切削過程中的變形程度也就不同，因而產(chǎn)生的切屑種類也就多種多樣，如下圖示。圖中從左至右前三者為切削塑性材料的切屑，最后一種為切削脆性材料的切屑。切屑的類型是由應(yīng)力-應(yīng)變特性和塑性變形程度決定的。1）、帶狀切屑加工塑性金屬材料（如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金），當(dāng)切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時，一般常得到這類切屑。它的切削過程平衡，切削力波動較小，已加工表面粗糙度較小。2）、擠裂切屑這種切屑大多在切削黃銅或切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產(chǎn)生。3）、粒狀切屑切削鉛或用很低的速度切削鋼時可得到這類切屑。以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。假如改變擠裂切屑的條件，如進一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。4）.崩碎切屑這是屬于脆性材料（如鑄鐵、黃銅等）的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的。從切削過程來看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形成機理也不同。它的脆斷主要是由于材料所受應(yīng)力超過了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鑄鐵、白口鐵等，特別是當(dāng)切削厚度較大時常得到這種切屑。由于它的切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。其方法是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀；同時適當(dāng)提高切削速度，以增加工件材料的塑性。4.切削力金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。切 削力來源于三個方面： 1、克服被加工材料對彈性變形的抗力； 2、克服被加工材料對塑性變形的抗力； 3、克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。切削力有三個垂直的分力:1、切削力(主切削力)Fe:在主運動方向上的分力。它是校驗和選擇機床功率，校驗和設(shè)計機床主運動機構(gòu)、刀具和夾具強度和剛性的重要依據(jù)。2、背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。它是影響加工精度、表面粗糙度的主要原因。3、進給力（進給抗力）Ff：進給運動方向上的分力，使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動。它是校驗進給機構(gòu)強度的主要依據(jù)。二麻花鉆鉆屑過程1.受力分析鉆頭上每一切削刃都產(chǎn)生切削力，包括切向力（主切削力）、背向力（徑向力）和進給力（軸向力）。當(dāng)左右切削刃對稱時，背向力抵消，最終鉆削時產(chǎn)生扭矩T和軸向力F。扭矩T是各切削刃在主運動方向上的切削力形成的，它消耗的功率最多。軸向力F是各切削刃在進給運動方向上的進給力形成的，它也消耗功率，但所占比例較少。計算鉆削力的實驗公式扭矩T 軸向力（進給力）F 式中、系數(shù)、；、指數(shù)、修正系數(shù)乘積鉆削功率：為轉(zhuǎn)速乘上扭矩，經(jīng)過轉(zhuǎn)化為線速度麻花鉆鉆削時的受力情況較復(fù)雜，主要有工件材料的變形抗力、麻花鉆與孔壁和切屑間的摩擦力等。在理想情況下，切削刃受力基本上互相平衡。其余的力為軸向力和圓周力，圓周力構(gòu)成扭矩，加工時消耗主要功率。麻花鉆在切削力作用下產(chǎn)生橫向彎曲、縱向彎曲及扭轉(zhuǎn)變形，其中扭轉(zhuǎn)變形最為顯著。扭矩主要由主切削刃上的切削力產(chǎn)生。經(jīng)有限元分析計算可知，普通鉆尖切削刃上的扭矩約占總扭矩的80%，橫刃產(chǎn)生的扭矩約占10%。軸向力主要由橫刃產(chǎn)生，普通鉆尖橫刃上產(chǎn)生的軸向力約占50%60%，主切削刃上的軸向力約占40%。 鉆芯厚度增加明顯增加了麻花鉆工作時的軸向力，直接影響刀具切削性能，且刀具剛度的大小對加工幾何精度也有影響。 由于普通麻花鉆的橫刃為大負(fù)前角切削，鉆削時會發(fā)生嚴(yán)重擠壓，不僅要產(chǎn)生較大軸向抗力，而且要產(chǎn)生較大扭矩。對于一些厚鉆芯鉆頭，如拋物線鉆頭(G鉆頭)和部分硬質(zhì)合金鉆頭(其特點之一是將鉆芯厚度由普通麻花鉆直徑的11%15%加大到25%60%)等，其剛性較好，鉆孔直線度好，孔徑精確，進給量可加大20%。但鉆芯厚度的增大必然導(dǎo)致橫刃更長，相應(yīng)增大了軸向力和扭矩，這樣不僅增加了設(shè)備負(fù)荷，而且會對加工幾何精度產(chǎn)生較大影響。此外，由于橫刃與工件的接觸為直線接觸，當(dāng)鉆尖進入切削狀態(tài)時，被加工孔的位置精度和幾何精度難以控制。因此，在加工過程中為防止引偏，往往需要用中心鉆預(yù)鉆中心孔。 2.切屑形成分析切削部分擔(dān)負(fù)著切削工作，有兩個前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃及一個橫刃組成。橫刃為兩個主后面相交形成的刃，副后面是鉆頭的兩條刃帶，工作時與工件孔壁(即已加工表面)相對，如圖所示。導(dǎo)向部分是當(dāng)切削部分切入工件后所起的導(dǎo)向作用，也是切削部分的備磨部分。為減少導(dǎo)向部分與孔壁的摩擦，其外徑(即兩條刃帶上)磨有(0.030.12)/100的倒錐。（每100mm長度上有0.030.12的倒錐度）另外為了提高鉆頭的剛度，工作部分兩刃瓣間的鉆心直徑沿軸向做出（1.41.8）/100的正錐度。（1）前刀面：前刀面即螺旋溝表面，是切屑流經(jīng)表面，起容屑、排屑作用，需拋光以使排屑流暢。（2）主后刀面：主后刀面與加工表面相對，位于鉆頭前端，形狀由刃磨方法決定，可為螺旋面、圓錐面和平面、手工刃磨的任意曲面。（3）副后刀面：副后刀面是與已加工表面相對的鉆頭外圓柱面上的窄棱面。（4）主切削刃：主切削刃是前刀面（螺旋溝表面）與主后刀面的交線，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆主切削刃為直線（或近似直線）（5）副切削刃：副切削刃是前刀面（螺旋溝表面）與副后刀面（窄棱面）的交線，即棱邊。（6）橫刃：橫刃是兩個主后刀面的交線，位于鉆頭的最前端，亦稱鉆尖。 鉆削過程的變形規(guī)律與車削相似。但鉆削是在半封閉空間內(nèi)進行的，橫刃的切削角度又不甚合理，使得切削變形更為復(fù)雜。鉆削刃帶無后角，于孔壁摩擦。加工塑性材料時易產(chǎn)生積屑瘤，粘在