车削加工的过程及应用
2.车削加工的构成
机械零件形状很多，但主要由外圆面、内圆（孔）面、平面和成形面等基本表面组成。如外圆面和孔是以一直线为母线，以圆为轨迹作旋转运动而形成的。根据母线与圆心轴线的不同相对位置又可形成圆柱面、圆锥面和段平面等。平面则是以一直线为母线，以另一直线作为轨迹作平移运动所形成的。
这些母线和运动轨迹，都是通过刀具与工件之间的相对运动（即切削运动）来实现的。
2.1车削运动的构成
根据在切削过程中的作用不同，切削运动可分为主运动和进给运动。
主运动：主要完成切削的运动，通常他的速度最高，消耗功率最大。在一种加工方式中主运动只有一个（图2-1）。 进给运动:使切削运动连续进行的运动，进给运动可有一个或一个以上（图2-1）。
图2-1 车削运动和工件上的表面
当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动。
2.2车削过程中的切削用量及切削层参数
切削用量是衡量切削加工时切削运动大小及工件与刀具相对位置的量。它通常包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。之所以称为三要素，是因为在切削加工中，这三者缺一不可，对切削过程有重要影响。
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2.2.1切削速度
切削刃上选定点相对于工件上的主运动的瞬时速度，以Vc表示。
当主运动为旋转运动时，切削速度定义为其最大线速度，按下式计算：
式中：d——工件或刀具的直径，mm； n——工件或刀具的转速，r/s或r/min； 的单位为m/s或m/min。 2.2.2进给量
刀具在进给方向上相对工件的单位位移量。车削加工中用刀具或工件每转或每行程的位移量来度量，以f表示单位为mm/r或mm/st。
f、vf之间的关系如下：
vf=fn （2-2）
式中：n——工件的转速，r/s或r/min。 vf的单位为mm/s或mm/min。
2.2.3背吃刀量
在通过切削刃上选定点并垂直该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的尺寸，以ap表示，单位为mm. 车外圆时，ap的计算式如下：
ap=
（2-3）
式中：dw——工件待加工表面直径，mm； dm——工件已加工表面直径，mm。 ap的单位为mm。
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车削加工的过程及应用 图2-2 车削时切屑层参数
2.2.4切削层参数
切削层是切削过程中，刀具切削部分正在切除的工件材料层，通常在前述切削层尺寸平面中测量。它决定了切屑的尺寸和刀具切削部分的载荷等其它参数。
（1）切削层公称横截面积AD在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为mm2。
（2）切削层公称宽度bD在给定瞬间，沿主切削刃测量的切削层尺寸，单位为mm。
（3）切削层公称厚度hD在同一瞬间，垂直于过渡表面度量的切削层尺寸，单位为mm。
由定义可知
（2-4）
在车削时，当残留面积很小时可以认为
（2-5）
2.3车削过程中工件表面的变化
车削加工过程中在切削运动的作用下，工件表面上一层金属不断的被切下来变为切削，从而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面，他们分别是待加工表面（过渡表面）、切削表面和已加工表面（图2-2）。
待加工表面：即将被切去的金属层表面。 切削表面：切削刃正在切削而形成的表面，切削表面又称加工表面或过渡表面。
已加工表面:已经切去多余金属层而形成的新表面。
2.4切屑的形成及种类
2.4.1切屑的形成过程
金属切削过程实际上是一种挤压过程，在刀具的挤压作用下，塑性材料（如优质碳素钢、碳素结构钢等）的被切削层金属已经过弹性变形——塑性剪切滑移（脆性材料无此阶段如铸铁件）——挤裂而形成切屑，同时切屑和工件已加工表面分别与刀具的前、后刀面发生挤压和摩擦，继续产生塑性变形。在金属切削研究中，将以上变形以及由此产生的物理现象，归纳到切削刃附近的三个变形区（图
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2-3）来分析讨论。塑性材料的剪切滑移变形主要发生在第Ⅰ变形区内。金属材料的变形程度、切削力、切削热的大小和切削形态等，主要决定于该区的状况。在切削速度较大时，该区就逐渐变窄成一个面（图中OM面），通常OM面的位置就反映了金属变形程度。
刀具前刀面的磨损和积屑瘤现象就发生在第Ⅱ变形区内。刀具后刀面的磨损以及已加工表面的质量（包括加工硬化、表面纤维化等），均发生在第Ⅲ变形区内。
图2-3 三个变形区的示意图
2.4.2切削的种类
工件材料的塑性不同、刀具的前角不同或采用不同的切削用量等，会形成不同类型的切屑，同时也反映了对切削加工的不同影响。常见的切屑种类有以下几种
(1)带状切屑
其特征是切削连绵不断，底部很光滑。通常用大前角、较高的切削速度、较小的切削厚度切削塑性材料时易得到。这时切削力稳定，加工表面较光洁，但切屑易缠绕工件，即不安全又会刮伤已加工表面。精加工时出现这种切屑较为理想，但必须采取断屑措施。
(2)挤裂切屑
挤裂切屑又称节状切屑，切屑的背部呈锯齿形，底面有时出现裂纹，这时表明材料的剪切滑移量较大，使切削材料局部地方加工硬化严重，达到了断裂强度。在用较低的切削速度、较大的切削厚度或刀具前角较小时，加工较硬的 塑性金属材料时容易产生。此时切削力波动较大，已加工表面粗糙度值大，粗加工时才允许出现。
(3)崩碎切屑
切屑为不规则的碎块状，这时工件已加工表面凹凸不平。在切削铸铁黄铜等脆性材料时会产生。工件材料越是硬脆、刀具前角越小、切削厚度越大时，崩碎
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现象越严重。此时刀尖也越容易磨损，以加工表面质量也越差。
切屑的形状可以随切削条件的改变而变化，在生产中可通过采取不同措施来得到理想的切削，以保证切削加工的顺利进行。
图2-4切削的种类
2.4.3积削瘤
在一定条件下切削塑性金属时，常发生刀具前刀面靠近切削刃的部位，粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤或称刀瘤（图2-5）。
图2-5积屑瘤
2.4.3.1积屑瘤的形成
切屑与刀具在第Ⅱ变形区发生强烈的挤压和摩擦，切屑底面金属的流动速度变慢而形成“滞流层”，在适当的温度和压力作用下，前刀面对滞流层的摩擦力和粘接力超过切屑材料的内部分子结合力时，部分滞流层金属会粘接在刀刃附
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