解析金属切削过程中的变形

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变形区的划分
       切削层金属形成切屑的过程就是在刀具作用下被加工材料发生变形的过程。切削过程中，切 削层金属的变形大致可划分为三个区域：

    第一变形区 从被切金属开始发生塑性变形到金属晶粒的剪切滑移基本完成的区域称为第一变形区。

    第二变形区 切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的 金属纤维化，这一区域称为第二变形区。

    第三变形区 已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化，这一区域称为第三变形区。

       在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。当 金属沿滑移线作剪切变形时，晶粒会伸长。晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角 。据研究，在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为 0.02~0.2mm，所以可以用一剪切面来表示。剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角。

    二、前刀面上的摩擦
       由于在一般切削条件下，来自粘结接触区的摩擦力占前刀面上总摩擦力的85%故在研究前刀面上的摩擦时，应以粘结接触区的摩擦为主要依据。
    三、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响
       1．积屑瘤的形成及其影响
在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，它的硬度很高，通常是工件材料硬度的2~3倍，这块粘附在前刀面上的金属称为积屑瘤。


       切削时，切屑与前刀面接触处发生强烈摩擦，当接触面达到一定温度，同时又存在较高压力时，被切材料会粘结（冷焊）在前刀面上。连续流动的切屑从粘在前刀面上的金属层上流过时，如果温度与压力适当，切屑底部材料也会被阻滞在已经“冷焊”在前刀面上的金属层上，粘成一体，使粘结层逐步长大，形成积屑瘤。积屑瘤的产生及其成长与工件材料的性质、切削区的温度分布和压力分布有关。塑性材料的加工硬化倾向越强，越易产生积屑瘤；切削区的温度和压力很低时，不会产生积屑瘤；温度太高时，由于材料变软，也不 易产生积屑瘤。