车削加工的过程及应用
近，形成积屑瘤。
积屑瘤是不稳定的，它不断的产生、长大和破裂，或被切屑带走，或嵌附在工件表面上。
2.4.3.2积屑瘤对切削加工的影响
积屑瘤的硬度比工件材料高，能代替切削刃进行切削，保护刀刃以减少磨损；此外积屑瘤增大了刀具实际工作前角，使切削轻快，所以粗加工时可以利用积屑瘤。
但是，积屑瘤的顶端伸出刀刃之外，且不断的产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化，影响工件尺寸精度。而切削力的变化又会引起振动，加上一些积屑瘤碎片会粘附在已加工表面上，增加工件表面粗糙度值。因此，精加工时应当避免积屑瘤产生。
2.4.3.3积屑瘤的控制
首先可控制切削速度，因为切削速度与摩擦系数、切削温度关系密切，从而影响积屑瘤的产生和大小。试验证明当切削速度很低（v<5m/min）时，以及切削速度很高（v>100m/min）时，都不会产生积屑瘤。因此，精车一般采用高速切削，而精车丝杆采用低速加工以避免积屑瘤的影响。
此外，降低工件材料的塑性（如低碳钢、不锈钢等正火后切削），增大刀具前角和选用适当的切削液等，都是有效地减少或避免积屑瘤的重要措施。
2.5车削过程中的切削力与切削功率
2.5.1切削力的来源与分解
刀具切削工件时，必须首先克服材料的变形抗力，主要是第Ⅰ变形区的剪切滑移抗力，加上第Ⅱ、第Ⅲ变形区的摩擦阻力，这些力的合力就构成了作用在刀具上的总切削力F。
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实际加工中，总切削力的方向和大小的测定既不容易也没有必要。为了适应设计和工艺分析的需要，又便于测定，通常将总切削力分解为三个相互垂直的里（图2-6）
图2-6 车外圆时的切削合力与分力
2.5.1.1主切削力Fc
F在主运动方向上的分力（又称切向力），垂直于基面，其大小约占F的80%~90%。其消耗的功率约占总功率的90%以上。它是计算机床动力、刀具和夹具强度与刚度的主要依据，也是选择刀具角度和切削用量的依据。若Fc过大时，往往会使刀具损坏或使机床发生“闷车”现象。
2.5.1.2进给力Ff
F在进给运动方向上的分力（又称走刀抗力，轴向力），作用在基面内，它消耗的功率只占总功率的1%~5%。它是设计和校验进给机构强度的依据。
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2.5.1.3背向力FP
F在垂直进给方向上的分力（又称吃刀抗力、径向力），作用在基面内，它不消耗功率。但它一般作用在机床、工作刚度较弱的方向上，易使刀架位移和工件变形，且易引起振动，影响工件的加工精度。当工件刚度较小（如车细长轴）时，应当设法减小或消除Fp的影响。常使主偏角kr=90°，就是为了消除背向力的影响。
2.5.2切削力的估算
切削力的大小是由很多因素决定的，有工件材料、刀具角度、切削用量、刀具材料和切削液等。一般影响较大的是工件材料和切削用量。
目前由于切削力的理论计算公式较繁琐，又精度不高，所以用实验测量方法总结的经验公式得到广泛的应用。经验公式的形式主要有指数和单位切削力两种形式。
2.5.2.1指数公式
车外圆时，计算主切削力Fc的指数公式如下：
（2-6）
式中：
——与工件材料、刀具材料及切削条件等有关的系数；
ap、f、vc——切削三要素，单位分别为mm、mm/r、m/min； 、——指数；
——切削条件不同时的综合修正系数。 Fc的单位为N。
同样，进给力Ff、背向力Fp也采用相同形式的指数公式模型。 2.5.2.2单位切削力公式
生产中，还常用切削层单位面积切削力Kc来估算切削力Fc的大小。如下式：
=
（2-7）
式中：——切削层单位面积切削力，Mpa；
——切削层参数，单位分别是mm2、mm、mm。
的数值可查询相关手册。 2.4.3切削功率Pm
Pm是指切削过程的总功率，但背向力Fp不消耗功率，进给力Ff消耗的功率很小，一般可忽略不计。因此，Pm计算公式如下：
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PmPc=10-3 vc （2-8）
式中：Fc——主切削力，N； vc——切削速度，m/s。 Pm的单位为kW
3切削刀具
切削过程中，刀具是直接完成切削工作的，一般刀具都由切削部分和夹持部分组成。夹持部分是用来将刀具夹持在机床上，传递所需的运动和动力，保证刀具有正确的工作位置，并夹固可靠，装卸方便。切削部分是直接参与切削的，它的材料、几何角度与结构决定了刀具切削性能的优劣。
3.1刀具的材料
刀具材料是指切削部分的材料，切削时它在高温、高压、高摩擦以及冲击和振动的条件下工作，因此它必须具有以下性能。
（1）高硬度
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般其常温硬度要求在62HRC以上。
（2）足够的强度和韧性 足够的强度和韧性以承受很大的切削力、冲击与振动。 （3）高耐磨性
高耐磨性以抵抗切削过程中的剧烈磨损，保持刀刃锋利。一般情况下材料的硬度越高，耐磨性越好。
（4）高的耐热性
高的耐热性刀具材料应在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。耐热性是衡量刀具材料性能的主要指标，他基本上决定了刀具允许的切削速度。
（5）良好的工艺性 良好的工艺性以便于刀具制造，具体包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。
3.1.1常用刀具材料
目前常用的刀具材料种类有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金与陶瓷材料等。
硬质合金与高速钢相比其硬度、耐磨性和耐热性（900~1000℃）均比高速钢
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高的多，因此允许的切削速度可提高数倍，但其强度、韧性低，工艺性差，价格也高。硬质合金常制成各种形式的刀片，用焊接或机械夹固的方式制成车刀使用。
陶瓷刀具因其具有突出的优良性能，目前不但应用在难加工材料的加工中而且已扩大到普通铸铁和钢件的加工；也可加工某些非铁金属（银、纯铜等，不宜加工铝系金属）和非金属材料。
3.2刀具角度
3.2.1车刀切削部分的组成
外圆车刀由三个刀面、两条切削刃和一个刀尖组成。 （1）前刀面：刀具上切屑流过的表面（A?）。
（2）后刀面：刀具上，与工件切削中产生的表面。与过渡表面相对的是主后刀面（Aα）。与已加工表面相对的是副后刀面（A'α）。
（3）切削刃：前刀面与主后刀面相交形成的交线称为主切削刃（S），它完成主要的切削工作。前刀面与副后刀面相交形成的是副切削刃（S'），它完成部分的切削工作，并最终形成已加工表面。
（4）刀尖：主副切削刃的连接部分。为了增强刀尖，实际刀具的刀尖多磨出圆弧或直线过渡刃，分别称为修圆刀尖和倒角刀尖。
图3-1 外圆车刀
3.2.2车刀主要角度加工中的作用
（1）前角?0 前刀面与基面之间的夹角。
增大前角，使主切削刃锋利，减小切削力和切削刃。但前角过大，刀刃很脆弱，易产生崩刃。生产中应根据工件材料、刀具材料和加工要求合理选择前角的数值。当工件材料塑性大、强度和硬度低、刀具材料的强度和韧性好或精加工时，
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