影响切削变形的因素分析

影响切削变形的因素很多，归纳起来可来自三个方面：工件材料、刀具几何参数及切削用量。它们对切削变形的影响规律可从下面介绍的四个关系式来加以解释，即

式中 μ——摩擦系数；

ϕ——剪切角；

γ_o——前角；

β——摩擦角；

τ_γ——单位切向力分布曲线；

σ_γ——正应力分布曲线；

σ_av——前面法向应力；

τ_s——工件材料本身的剪切屈服强度；

Λ_h——厚度变形系数。

1.工件材料的影响

工件材料的强度、硬度越大，切削变形Λ_h越小。这是因为：

1）工件材料强度、硬度↑→刀屑接触长度↓→μ↓→Λ_h↓。

2）工件材料强度、硬度↑→前面法向应力σ_av↑→μ↓→β↓→ϕ↑→Λ_h↓。

2.刀具几何参数的影响

刀具几何参数中，影响变形最大的是前角。刀具前角越大，变形越小，如图0-4所示。

图0-4 γ_o-Λ_h关系曲线(www.xing528.com)

1）前角γ_o↑直接→ϕ↑→Λ_h↓。

2）前角γ_o↑间接→刀屑接触长度↑→前面法向应力σ_av↓→β↑→ϕ↓→Λ_h↑。

但前角的直接影响远大于间接影响，故前角γ_o越大，变形Λ_h还是减小。此外，主偏角κ_r↑→切削厚度h_D（h_D＝fsinκ_r）↑→Λ_h↓。

3.切削用量

（1）切削速度的影响

图0-5表示切削40Cr时v_c-Λ_h关系曲线。曲线表明：在能形成积屑瘤的切削速度范围内（8m/min＜v_c＜84m/min），v_c是通过积屑瘤形成的实际前角γ_o来影响变形系数Λ_h的。各阶段变形系数的变化是不同的。

1）8m/min＜v_c＜22m/min时，v_c↑→γ_o↑（积屑瘤逐渐长大）→Λ_h↓。

2）v_c＝22m/min时（积屑瘤长到最大），γ_o最大→Λ_h最小。

3）22m/min＜v_c＜84m/min时，v_c↑→γ_o↓（积屑瘤逐渐长大）→Λ_h↑。

4）在无积屑瘤速度范围内（v_c＞84m/min）时，v_c↑→切削温度θ↑→τ_s↓→μ↓→β↓→ϕ↑→Λ_h↓。

图0-5 v_c-Λ_h关系曲线

（2）进给量f的影响

进给量在无积屑瘤情况下，是通过切削厚度来影响变形的，而切削厚度h_D又是完全通过摩擦系数来影响变形的。图0-6给出了f-Λ_h关系曲线。不难看出，f↑→h_D↑（h_D＝fsinκ_r）→σ_av↓→μ↓→β↓→ϕ↑→Λ_h↓。当v_c比较低时，例如v_c＝40m/min，曲线有驼峰，这是积屑瘤的消长和切削温度的影响导致的。

图0-6 f-Λ_h关系曲线

（3）背吃刀量a_p的影响

由图0-5可以看出，a_p对变形系数Λ_h基本无影响。