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1、 引言本教學聚焦于金屬切削加工領域，通過 Abaqus 有限元分析軟件開展三維切削過程仿真建模實踐教學。

由于切削時切削力大，切削熱高，刀具與切屑的直接摩擦加劇，所以導致刀具材料與工件材料產生親和作用，加上材料硬質點的存在和嚴重的加工硬化現象，刀具在切削過程中易產生黏結磨損、擴散磨損、磨料磨損和溝紋磨損，使刀具喪失切削的能力。切削時的切屑為帶狀的纏繞屑，既不安全，又影響切削過程的順利進行，也不便于處理。在加工中容易產生熱變形，因而一些精密尺寸和形狀不易保證。

潤滑減磨是切削液提升加工效率的重要體現。未使用切削液時，刀具與工件、切屑之間的干摩擦會產生巨大阻力，不僅增加設備動力消耗，還會加劇刀具磨損，出現粘刀、積屑瘤等問題，導致工件表面出現劃痕、毛刺，降低表面光潔度。

加工時切屑過短，斷屑作用過于強烈，會消耗更高的機床功率，并且會有加大振動的趨勢。而切屑過長會使排屑更困難，離心力將切屑壓向孔壁，殘留的切屑被擠壓到已加工工件表面，就會出現切屑堵塞的風險進而損壞刀具。因此，進行內孔車削時，推薦使用帶內冷的刀具。這樣，切削液將會有效地把切屑排出孔外。加工通孔時，也可用壓縮空氣代替切削液，通過主軸吹出切屑。

金屬加工時，刀具與工件、切屑之間會產生劇烈的摩擦和擠壓，易出現粘刀、崩刀、工件表面產生毛刺等問題。切削液能在刀具與工件的接觸表面形成一層均勻、致密的潤滑膜，有效降低接觸部位的摩擦系數，減少金屬之間的直接接觸，緩解切削過程中的摩擦阻力，讓切削、磨削動作更順暢，同時能減少刀具的磨損，延長刀具的使用壽命，也能提升工件表面的光潔度，保障加工精度。 冷卻作用是切削液的重要功能，用于解決加工中的高溫問題。

三）金屬切削基本知識 1、車削運動及形成的表面 車削運動：在切削過程中，為了切除多余的金屬，必需使工件和刀具作相對的切削運動，在車床上用車刀切除工件上多余金屬的運動稱為車削運動，可分為主運動和進給運動。 主運動：直接切除工件上的切削層，使之轉變為切屑，從而形成工件新表面的運動，稱主運動。切削時，工件的旋轉運動是主運動。

用陶瓷刀具鏜削不銹鋼材料時，絕大多數情況下，陶瓷刀具均采用負前角進行切削。前角大小一般選應－5°～－12°。這樣有利于加強刀刃，充分發揮陶瓷刀具抗壓強度較高的優越性。后角大小直接影響刀具磨損，對刀刃強度也有影響，一般選用5°～12°。主偏角的改變會影響徑向切削分力與軸向切削分力的變化以及切削寬度和切削厚度的大小。

粒狀切屑 又稱單元切屑。在切屑形成過程中，如剪切面上的剪切應力超過了材料的斷裂強度，裂紋擴展到整個面上，切屑單元從被切材料上脫落，形成粒狀切屑。如圖c所示。 以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩，單元切屑的切削力波動最大。在生產中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。

三、金屬切削基本知識1、車削運動及形成的表面車削運動：在切削過程中，為了切除多余的金屬，必需使工件和刀具作相對的切削運動，在車床上用車刀切除工件上多余金屬的運動稱為車削運動，可分為主運動和進給運動。 主運動：直接切除工件上的切削層，使之轉變為切屑，從而形成工件新表面的運動，稱主運動。切削時，工件的旋轉運動是主運動。

三）金屬切削基本知識 1、車削運動及形成的表面 車削運動：在切削過程中，為了切除多余的金屬，必需使工件和刀具作相對的切削運動，在車床上用車刀切除工件上多余金屬的運動稱為車削運動，可分為主運動和進給運動。 主運動：直接切除工件上的切削層，使之轉變為切屑，從而形成工件新表面的運動，稱主運動。切削時，工件的旋轉運動是主運動。

而切屑過長會使排屑更困難，離心力將切屑壓向孔壁，殘留的切屑被擠壓到已加工工件表面，就會出現切屑堵塞的風險進而損壞刀具。因此，進行內孔車削時，推薦使用帶內冷的刀具。這樣，切削液將會有效地把切屑排出孔外。加工通孔時，也可用壓縮空氣代替切削液，通過主軸吹出切屑。

用陶瓷刀具鏜削不銹鋼材料時，絕大多數情況下，陶瓷刀具均采用負前角進行切削。前角大小一般選應－5°～－12°。這樣有利于加強刀刃，充分發揮陶瓷刀具抗壓強度較高的優越性。后角大小直接影響刀具磨損，對刀刃強度也有影響，一般選用5°～12°。主偏角的改變會影響徑向切削分力與軸向切削分力的變化以及切削寬度和切削厚度的大小。

除了切削刃半徑大小因素外，切屑形成、材料變形和應力分布還受未變形切屑厚度與切削刃半徑之比的影響[9]。當兩者比值降低至最小未變形切屑厚度以下，則主剪切區域會消失。綜上所述，減小刀具刃口半徑有利于降低切削溫度，減小切削力，降低切削應力。但當刀具鈍圓半徑為5μm時，后刀面上的米塞斯應力范圍最廣，且最大應力超過2500MPa。

三）金屬切削基本知識 1、車削運動及形成的表面 車削運動：在切削過程中，為了切除多余的金屬，必需使工件和刀具作相對的切削運動，在車床上用車刀切除工件上多余金屬的運動稱為車削運動，可分為主運動和進給運動。 主運動：直接切除工件上的切削層，使之轉變為切屑，從而形成工件新表面的運動，稱主運動。切削時，工件的旋轉運動是主運動。

建立定期檢測制度，通過專業儀器監測切削液的粘度、閃點、水分、抗菌性等指標，發現異常及時調整。若切削液出現異味、分層、顏色異常等情況，需排查污染源并進行凈化處理，必要時部分或全部更換。換液時要徹底清洗循環系統，清除殘留油泥和雜質，避免新舊液混合導致變質加速。 此外，安全規范不可忽視。操作人員需佩戴防護手套、護目鏡等防護用品，避免直接接觸高濃度切削液；車間內保持通風良好，減少油霧對環境的影響。

不同金屬材質（如碳鋼、不銹鋼、鋁合金）對切削液的適配性要求不同，比如鋁合金加工需專用的防變色切削液，若盲目使用通用型切削液，極易引發點蝕、變色；同時，加工環境的濕度、溫度也會影響切削液性能，夏季車間高溫高濕，切削液易滋生細菌，細菌代謝產生的酸性物質會改變切削液的 PH 值，當 PH 值過低時，切削液呈酸性，會對金屬產生腐蝕性，這也是杉山潤滑油重點解決的行業痛點 —— 針對夏天切削液易發臭、變黃、潤滑變差的問題

切削液是機械加工的核心耗材，其選擇是否恰當，直接影響加工精度、刀具壽命、生產效率乃至加工成本。在 CNC 加工、車床加工等工業場景中，面對品類繁多的切削液產品，需結合加工工況、設備特性、環保要求等多維度綜合考量，才能選出適配的產品，避免因選擇不當導致設備故障、加工質量下降等問題。 結合加工工況是選擇切削液的核心原則。

從車削鋼料時得知： 當前角γ0增加10°，徑向分力Fr可以減少30%； 主偏角Kr增大10°，徑向分力Fr可以減少10%以上； 刃傾角λs取負值時，徑向分力Fr也有所減少。 1）前角（γ0）其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率，增大前角。 可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。

三、普通螺紋的編程加工 在目前的數控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進式切削方法、G92直進式切削方法和G76斜進式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們在操作使用上要仔細分析，爭取加工出精度高的零件。 1、G32直進式切削方法，由于兩側刃同時工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削刃容易磨損。