切屑的形成与切屑的形式

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切屑之形成切屑的产生，一般而言是由于刀具之施力作用在被切削材上产生了剪力，剪切作用使刀具切刃前之金属的材料组织产生变形。材料组织会以变形的金属层型态沿着刀面向上滑动，每一层对邻近层向外推一定量，直到整个切屑滑上刀面，如下图所示。因为材料受剪力产生塑性变性，因此所产生之切屑会比母材之金属层厚，且因变形的因故而使切屑硬化，故切屑之硬度也比母材高。下图为切屑形成的连续步骤：a图中为刀刃在切削时开始接触工件。当切削力继续施与时如b图所示，工件材料受力产生内部组织变化。切削力继续施与时，则切削状态继续进行如c图所示，切削力克服材料之阻抗，而使材料内部结晶开始发生塑性流动变形。切削再进行时，无论材料之断裂或塑性流动都是沿着和刀面垂直的方向发生的，因而产生了切屑，如d图所示，如此则切屑的基本形成即由a-b-c-d继续无限制的循环所产生。下图为刀具切削的基本结构： 1、刀面〈Face〉：在切削过程中，切屑流出所经过的刀具表面称之为刀面。                                                                                                2、刀腹〈Flank〉：切削时，当刀刃切入工件中时，为避免工件表面与刀具产生磨擦干扰而加以研磨成刀具表面称之为刀腹。                       3、刃口〈Cutting Edge〉：刀面与刀腹之交接处，于切削工作中首先与工件接触之部位称之为刃口切屑的形式：一般切屑的基本形式有不连续切屑、连续切屑和黏附切刃的连续切屑等三种。1、不连续切屑切削时产生不连续切屑的情况，通常会发生于机械性质不佳或脆性的材料时，因材料本身之组织变形量很小，工件受切削之力后，切屑沿着剪切面作周期性的破裂，换言之即切屑的产生不稳定。切削时产生此种切屑之情况下一般而言工件表面还是相当粗糙的，不连续切屑之形成大致有下列几种条件：                                                                                          a、脆性较高之工件材料。b、切削刀具之斜角较小时。c、切削速度较低时。d、切削量大，切屑较厚。剥裂形2、连续切屑      切削时以连续切屑之型态产生如右下图所示，通常均于延性及塑性流动较高之材料。材料受切削之力后，工件内部组织由于滑动和熔接之作用，使工件材料内部组织能产生连续的塑性流动而平顺的依刀面滑出。切削时所产生之切屑一般均利用刀刃上之断屑槽处理之。切削所产生之连续切削状况可使工件表面极佳，所耗之动力小且刀具之摩擦阻力小，所以为理想的切屑。产生连续切屑的条件大致有下列几项：a、工件材质延展性较高。b、刀具后斜角较大或刀刃较锐利。c、切削量较小，切屑较薄。d、切削速度高e、选用适当之切削剂f、刀具材质摩擦系数低，刀面平滑。切削瘤：切削瘤，一般由于切削延性材料时切削速度太低、延性材料较粘，容易附着于刀面及刀腹上，因高压力及摩擦使切削温度急增，使细微切屑慢慢堆积在刀尖上，如左下图所示。因为切削时细微切屑慢慢堆积于刀口，形成切刃状。当继续进行切削时，积层增大最后最后脱离刀口断落。在切削中积层以形成→成长→分裂→脱落，重覆进行，如右下图所示。故刀口因积层而不能达到正常切削状态，且积层脱落时会将刀口部分扯裂，以致于刀具受到损害，刀具寿命降低。此外因为刀刃不能发挥正常之切削，且积层脱落时又粘附于已加工之工件表面，致使加工面极为粗糙，为三种切屑形式中最差者。欲减少此现象发生，可使用以润滑为主的切削剂、将切削速度提高或使用低摩擦系数之刀具材料。