不同切削厚度和刀具前角下切削力Fx和Fy的变化规律见图3。从切削力总体变化趋势看，切削力Fx和Fy随着切削厚度的增大而增大，随着前角的减小而增大。在前角25°和切削厚度0.5 mm时，切削合力Fx可达873 N，这不仅会降低木材表面的加工质量，也会加快刀具磨损。而在40°和50°前角时，切削力Fx和Fy随着切削厚度的增加变化很小，这是因为刀具前角越大，楔角越小，刀具锋利程度增加，更容易切断木材纤维。从图3中还可以看出，对于Fx和Fy，随着切削厚度的增加，25°前角时的切削力增加率高于40°和50°前角时。这是因为刀具刃口越钝，刀具不再切断木材纤维，而是拉断木材纤维，并且还会搓起已加工表面的木纤维而形成毛刺。因此，在保证刀具刃口强度和切削过程稳定的情况下，切削加工需尽量选择大前角的刀具。
从图3a中还可看出，在40°和50°前角、0.3 mm切削厚度时，切削力Fx下降，且Fy的增加率降低。不同切削厚度时的切屑形成过程见图4。从松木的切屑形成过程可以看出，随着刀具的移动，当前刀面对切削层木材在垂直纤维方向的作用力超过木材横向抗拉强度极限时，切削层木材被刀具劈裂，在刃口前出现超越裂缝，形成1片与切削层木材相连的切屑[16]。当切削厚度为0.1 mm时，刃口前未形成超越裂缝，而形成连续性切屑；当切屑厚度为0.2 mm时，刃口前出现微小的超越裂缝，切屑类型为连续型和折断型的复合型切屑；当切削厚度为0.3 mm时，刃口前出现较大的超越裂缝，形成折断型切屑，之后，刀具只需较小的力切断部分木材纤维，直到刃口接触未变形的木材层，才开始另一片屑瓣的形成周期。因此，在形成折断型切屑的过程中，所产生的超越裂缝切削力会使切削力出现下降现象，且能减少刀具磨损。
图3 切削力Fx和Fy在不同切削厚度和刀具前角下的变化曲线Fig. 3 The curves of the change of cutting force Fxand Fyat different cutting thicknesses and rake angles
图4 不同切削厚度时的切屑形成Fig. 4 Chip formation at different cutting thicknesses
来源：切削厚度与刀具前角对松木切削力与切削温度的影响
鲍旭，郭晓磊*，曹平祥，邓敏思，王金鑫
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