1 引言
毛刺是金屬切削加工中產生的普遍現象之一，早在70 年代初期就有關于金屬切削毛刺的系統的研究，在工業發達國家的制造業中，對切削中毛刺的產生十分重視。近幾年，根據有關統計數據表明，去毛刺所用的工時占總工時的（5～10）%。但是毛刺的去除卻是一項非常昂貴和非增值的操作，因此對于毛刺形成的控制和了解對于工業應用來說是一個非常重要的研究課題。金屬切削毛刺的形成機理是一個非常復雜的材料變形過程，對其的研究涉及到多個學科領域，比如金屬切削學、材料力學、斷裂力學和彈塑性力學等。迄今大部分的研究都采用了實驗研究的方法，通過改變實驗參數來找出各個因素對切削毛刺形成質及量的影響。而目前文獻[1]研究出的經驗公式，由于實驗條件有限，這些經驗公式只能應用于某些特定的加工條件，還不能應用于金屬切削加工。為了更有效地利用這些實驗結果，建立毛刺生產預報模型是有效的途徑。
2 研究現狀
目前國內外有關金屬切削毛刺形態和尺寸的定性及定量的研究還不多見，主要有：1987 年，文獻[2]學者基于Von Mises 屈服準則及平面應變理論，建立了正交切削中工件兩側方向毛刺根部厚度理論預報模型，如圖1 所示。假設距離切削表面最深處E 點的應力滿足足VonMises 屈服準則
該點到切削面的距離K 為兩側方向毛刺厚度B。并針對不同條件下的實驗結果對理論模型進行了分析，與實驗結果吻合。研究表明：毛刺厚度隨刀尖鈍圓半徑、切削力的增加、材料的屈服極限的增摩擦角及剪切面上的應力的減小而減小；隨切削厚度和刀具前角的增加而增加。
1996 以來，文獻[3-4]利用最小能量原理對毛刺的預報做出了研究，并提出了基于幾何—力學的二維正交切削模型，得出了負剪切角θ0 的理論計算公式（2），得知，初始負剪切角θ0 僅與剪切角準相關，推出了對塑性材料切削加工時形成毛刺高度H 及根部厚度B 的理論預報模型并分析了刀尖處應力狀態，認為在該應力超過某值時，將會沿著負剪切面產生裂紋，從而形成虧缺。在此基礎上， S.L.Ko 建立了斜角切削時毛刺和虧缺的形成模型。以塑性斷裂準則為依據，提出了裂紋產生條件，推出了裂紋產生角度和初始位置的求解公式。
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