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模具鋼硬態切削理論與技術 版權信息
- ISBN：9787030689061
- 條形碼：9787030689061 ; 978-7-03-068906-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
模具鋼硬態切削理論與技術 內容簡介
本書結合作者多年來從事模具鋼硬態切削機理及相關技術研究的成果撰寫而成。在全面分析模具鋼硬態切削理論與技術的基礎上，著重論述了模具鋼硬態切削理論基礎、硬態銑削三維表面形貌及缺陷、切削表面層顯微組織及力學性能、低溫MQL輔助切削技術、內冷式刀具切削性能、大型模具復雜表面NC程序編制及加工仿真等。本書兼顧理論與應用兩方面，著眼于近期新的研究內容和發展動態，即有理論分析，又結合實際應用，集中反映了國內外有關模具鋼硬態切削理論與技術的近期新研究成果。
模具鋼硬態切削理論與技術 目錄
目 錄
《21世紀先進制造技術叢書》序
前言
第1章 緒論1
1.1 硬態切削的定義1
1.2 硬態切削技術的優越性2
1.3 硬態切削技術的研究現狀3
1.3.1 先進刀具材料及涂層技術3
1.3.2 硬態切削機理5
1.3.3 硬態切削表面完整性6
1.3.4 MQL/CMQL切削技術及內冷式刀具10
1.3.5 自由曲面數控程序編制與加工仿真11
1.4 本章小結12
第2章 模具鋼硬態銑削理論基礎13
2.1 H13模具鋼硬態銑削鋸齒狀切屑13
2.1.1 鋸齒狀切屑形貌13
2.1.2 切屑形態轉變16
2.1.3 鋸齒狀切屑的幾何特征17
2.2 H13模具鋼硬態銑削仿真分析19
2.3 鋸齒狀切屑的形成機理26
2.4 切屑顯微組織演變及力學性能29
2.4.1 切屑白層的形成機制29
2.4.2 切屑白層的尺寸預測32
2.4.3 切屑力學性能分析38
2.5 干式切削條件下的刀具磨損和破損40
2.5.1 刀具磨損和破損形態40
2.5.2 刀具磨損和破損機理43
2.6 本章小結47
第3章 硬態銑削三維表面形貌建模及加工表面缺陷分析49
3.1 球頭銑刀銑削平面時的運動模型49
3.1.1 銑削運動變換坐標系統建立49
3.1.2 刀具坐標系和刀具旋轉坐標系下的切削刃方程50
3.1.3 機床主軸坐標系下的切削刃方程52
3.1.4 機床主軸坐標系原點在工件坐標系下的坐標53
3.1.5 機床主軸坐標系到工件坐標系的轉換矩陣求解53
3.1.6 刀具相對于工件的運動軌跡56
3.2 球頭銑削三維表面形貌建模57
3.2.1 工件模型的建立57
3.2.2 三維表面形貌的形成及三維表面輪廓的算術平均偏差58
3.3 球頭銑刀三維表面形貌分析61
3.3.1 方案設計61
3.3.2 三維表面形貌分析64
3.4 基于遺傳算法的多目標切削參數優化82
3.4.1 目標函數的建立83
3.4.2 目標函數的可靠性驗證87
3.4.3 多目標優化88
3.4.4 優化結果及討論89
3.5 加工表面缺陷分析91
3.5.1 P20模具鋼的五軸銑削實驗91
3.5.2 加工表面缺陷形貌和化學成分92
3.5.3 加工表面缺陷形成機理94
3.5.4 加工表面缺陷與切屑背面表面形貌的關系96
3.6 本章小結98
第4章 切削亞表層顯微組織及性能分析99
4.1 切削亞表層顯微組織99
4.1.1 切削參數對顯微組織的影響99
4.1.2 刀具磨損對顯微組織的影響104
4.2 切削亞表層材料的力學性能109
4.2.1 測量儀器及測量方法110
4.2.2 結果及分析112
4.3 切削亞表層材料的電化學特性122
4.3.1 電化學試樣制備122
4.3.2 電化學實驗設計125
4.3.3 亞表層顯微組織對試樣電化學特性的影響126
4.4 白層電化學法檢測130
4.4.1 EDM試樣及原始試樣制備131
4.4.2 電化學阻抗的測量與解析131
4.4.3 動電位極化曲線的測量與解析134
4.4.4 試樣表面觀測138
4.5 本章小結139
第5章 外置式MQL/CMQL流場特性及切削力分析141
5.1 MQL條件下的油滴覆蓋率及尺寸分布141
5.1.1 油-氣混合物制備及油滴采集、分析方法141
5.1.2 噴射距離對油滴覆蓋率的影響147
5.1.3 空氣流量對油滴尺寸分布的影響149
5.1.4 微小油滴碰撞破裂特性分析152
5.2 CMQL流體動力學特性分析155
5.2.1 流體動力學特性仿真模型155
5.2.2 流體動力學特性仿真模型驗證160
5.2.3 CMQL霧化參數優化163
5.3 CMQL參數對切削力的影響168
5.3.1 實驗設計168
5.3.2 刀具-切屑摩擦系數170
5.3.3 噴射參數對切削力的影響172
5.4 本章小結175
第6章 內冷式銑刀流體動力學特性分析及切削性能評價177
6.1 內冷式銑刀結構設計177
6.2 內冷式銑刀流體動力學特性分析178
6.2.1 流體區域分析模型及仿真方案設計178
6.2.2 內冷式銑刀下游流場特性仿真分析179
6.2.3 內冷孔結構對油滴尺寸的影響182
6.3 內冷式銑刀切削性能評價183
6.3.1 刀具內冷孔結構對切屑形態的影響184
6.3.2 刀具內冷孔結構對切削力的影響185
6.3.3 刀具內冷孔結構對刀具磨損及刀具壽命的影響187
6.4 本章小結190
第7章 大型模具復雜表面數控加工編程及加工仿真實例191
7.1 保險杠凹模加工工藝規劃191
7.1.1 保險杠凹模簡介191
7.1.2 模具結構分析192
7.1.3 數控機床結構及技術參數193
7.1.4 銑削加工工藝規劃194
7.2 模具型腔面數控加工編程196
7.2.1 模具粗加工198
7.2.2 模具半精加工201
7.2.3 模具精加工203
7.3 數控編程的后處理204
7.3.1 數控編程的后處理原理204
7.3.2 基于SIMENS NX9.0的后處理器構建206
7.3.3 刀位數據轉換G代碼208
7.4 基于VERICUT軟件的數控加工仿真209
7.4.1 基于VERICUT軟件的數控加工仿真流程209
7.4.2 虛擬機床和刀具庫的建立210
7.4.3 模具型腔的數控銑削加工仿真213
7.5 本章小結214
參考文獻216
附錄 縮略語對照表222
《21世紀先進制造技術叢書》序
前言
第1章 緒論1
1.1 硬態切削的定義1
1.2 硬態切削技術的優越性2
1.3 硬態切削技術的研究現狀3
1.3.1 先進刀具材料及涂層技術3
1.3.2 硬態切削機理5
1.3.3 硬態切削表面完整性6
1.3.4 MQL/CMQL切削技術及內冷式刀具10
1.3.5 自由曲面數控程序編制與加工仿真11
1.4 本章小結12
第2章 模具鋼硬態銑削理論基礎13
2.1 H13模具鋼硬態銑削鋸齒狀切屑13
2.1.1 鋸齒狀切屑形貌13
2.1.2 切屑形態轉變16
2.1.3 鋸齒狀切屑的幾何特征17
2.2 H13模具鋼硬態銑削仿真分析19
2.3 鋸齒狀切屑的形成機理26
2.4 切屑顯微組織演變及力學性能29
2.4.1 切屑白層的形成機制29
2.4.2 切屑白層的尺寸預測32
2.4.3 切屑力學性能分析38
2.5 干式切削條件下的刀具磨損和破損40
2.5.1 刀具磨損和破損形態40
2.5.2 刀具磨損和破損機理43
2.6 本章小結47
第3章 硬態銑削三維表面形貌建模及加工表面缺陷分析49
3.1 球頭銑刀銑削平面時的運動模型49
3.1.1 銑削運動變換坐標系統建立49
3.1.2 刀具坐標系和刀具旋轉坐標系下的切削刃方程50
3.1.3 機床主軸坐標系下的切削刃方程52
3.1.4 機床主軸坐標系原點在工件坐標系下的坐標53
3.1.5 機床主軸坐標系到工件坐標系的轉換矩陣求解53
3.1.6 刀具相對于工件的運動軌跡56
3.2 球頭銑削三維表面形貌建模57
3.2.1 工件模型的建立57
3.2.2 三維表面形貌的形成及三維表面輪廓的算術平均偏差58
3.3 球頭銑刀三維表面形貌分析61
3.3.1 方案設計61
3.3.2 三維表面形貌分析64
3.4 基于遺傳算法的多目標切削參數優化82
3.4.1 目標函數的建立83
3.4.2 目標函數的可靠性驗證87
3.4.3 多目標優化88
3.4.4 優化結果及討論89
3.5 加工表面缺陷分析91
3.5.1 P20模具鋼的五軸銑削實驗91
3.5.2 加工表面缺陷形貌和化學成分92
3.5.3 加工表面缺陷形成機理94
3.5.4 加工表面缺陷與切屑背面表面形貌的關系96
3.6 本章小結98
第4章 切削亞表層顯微組織及性能分析99
4.1 切削亞表層顯微組織99
4.1.1 切削參數對顯微組織的影響99
4.1.2 刀具磨損對顯微組織的影響104
4.2 切削亞表層材料的力學性能109
4.2.1 測量儀器及測量方法110
4.2.2 結果及分析112
4.3 切削亞表層材料的電化學特性122
4.3.1 電化學試樣制備122
4.3.2 電化學實驗設計125
4.3.3 亞表層顯微組織對試樣電化學特性的影響126
4.4 白層電化學法檢測130
4.4.1 EDM試樣及原始試樣制備131
4.4.2 電化學阻抗的測量與解析131
4.4.3 動電位極化曲線的測量與解析134
4.4.4 試樣表面觀測138
4.5 本章小結139
第5章 外置式MQL/CMQL流場特性及切削力分析141
5.1 MQL條件下的油滴覆蓋率及尺寸分布141
5.1.1 油-氣混合物制備及油滴采集、分析方法141
5.1.2 噴射距離對油滴覆蓋率的影響147
5.1.3 空氣流量對油滴尺寸分布的影響149
5.1.4 微小油滴碰撞破裂特性分析152
5.2 CMQL流體動力學特性分析155
5.2.1 流體動力學特性仿真模型155
5.2.2 流體動力學特性仿真模型驗證160
5.2.3 CMQL霧化參數優化163
5.3 CMQL參數對切削力的影響168
5.3.1 實驗設計168
5.3.2 刀具-切屑摩擦系數170
5.3.3 噴射參數對切削力的影響172
5.4 本章小結175
第6章 內冷式銑刀流體動力學特性分析及切削性能評價177
6.1 內冷式銑刀結構設計177
6.2 內冷式銑刀流體動力學特性分析178
6.2.1 流體區域分析模型及仿真方案設計178
6.2.2 內冷式銑刀下游流場特性仿真分析179
6.2.3 內冷孔結構對油滴尺寸的影響182
6.3 內冷式銑刀切削性能評價183
6.3.1 刀具內冷孔結構對切屑形態的影響184
6.3.2 刀具內冷孔結構對切削力的影響185
6.3.3 刀具內冷孔結構對刀具磨損及刀具壽命的影響187
6.4 本章小結190
第7章 大型模具復雜表面數控加工編程及加工仿真實例191
7.1 保險杠凹模加工工藝規劃191
7.1.1 保險杠凹模簡介191
7.1.2 模具結構分析192
7.1.3 數控機床結構及技術參數193
7.1.4 銑削加工工藝規劃194
7.2 模具型腔面數控加工編程196
7.2.1 模具粗加工198
7.2.2 模具半精加工201
7.2.3 模具精加工203
7.3 數控編程的后處理204
7.3.1 數控編程的后處理原理204
7.3.2 基于SIMENS NX9.0的后處理器構建206
7.3.3 刀位數據轉換G代碼208
7.4 基于VERICUT軟件的數控加工仿真209
7.4.1 基于VERICUT軟件的數控加工仿真流程209
7.4.2 虛擬機床和刀具庫的建立210
7.4.3 模具型腔的數控銑削加工仿真213
7.5 本章小結214
參考文獻216
附錄 縮略語對照表222
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模具鋼硬態切削理論與技術 節選
第1章 緒 論 與傳統切削技術相比，硬態切削技術具有顯著的技術優勢和經濟優勢。開展硬態切削機理及相關技術研究，有助于促進模具鋼硬態切削技術的推廣應用，更好地服務我國模具制造業的可持續發展。 1.1 硬態切削的定義 模具成型具有生產效率高、質量好、成本低、節約能源和節省原材料等一系列優點，因此模具稱為現代工業發展的基石。為了保證模具在特定工作條件下的形狀、尺寸穩定而不迅速發生變化和延長模具的使用壽命，通常借助表面硬化和強化等技術手段來提高模具的強度和耐磨性。冷作模具的淬火硬度一般為HRC54～60，熱作模具的淬火硬度一般為HRC50～54，塑料模具通常采用預硬鋼，出廠硬度通常達到HRC30～35。 為了便于切削加工，冷作模具鋼和熱作模具鋼通常以軟質的退火狀態供應市場；經過粗加工后，再通過熱處理得到高硬度來提高其耐磨性。長期以來，人們一直采用軟態銑削—熱處理―磨削/電火花加工(electrical discharge machining，EDM)?—研磨/拋光的方法實現模具加工，以確保模具的加工精度、表面質量和使用壽命。較低的材料去除率及較長的制造周期使得磨削/電火花加工的應用范圍受到限制；并且，磨削/電火花加工所產生的高溫常常導致亞表層材料的顯微組織和物理力學特征發生變化，出現白層、微裂紋、加工硬化和殘余拉應力等，成為誘發應力集中、裂紋擴展、應力腐蝕等現象的主要原因，加速模具疲勞失效[1， 2]。同時，隨著模具結構和功能要求的日趨復雜以及市場競爭的日益加劇，通過尋求新的加工技術來保證制造精度和表面質量，從而簡化生產工藝流程、縮短制造周期、降低生產成本已經成為模具行業急需解決的重要技術問題。 近年來，隨著先進刀具材料、涂層技術、高性能機床和CAD/CAM技術的快速發展，高速切削技術從*初的航空領域擴展到模具行業，并逐步發展為硬態切削技術[3-6]，即對處于淬硬狀態的模具鋼直接進行車削或銑削。 有關硬態切削的定義，學術界、企業界至今還沒有統一的認識。為了便于表述和避免歧義，本書將硬態切削定義為：采用先進刀具材料對經淬火處理或去應力處理后具有較高硬度的淬硬鋼(包括模具鋼、軸承鋼等)進行高速車削或銑削，切削過程中不使用切削液或使用微量可降解切削油，并能獲得不低于磨削所能達到的加工精度和表面完整性的一種先進加工技術。 如圖1-1所示，與傳統工藝流程相比[7-9]，硬態切削能夠縮短模具加工工藝流程，避免了退火狀態下的切削、二次淬火熱處理和磨削/電火花加工[4]。車削和銑削的金屬去除率比磨削高很多，可以提高精加工工序的加工效率；并能獲得與磨削/電火花加工精度相當的幾何精度和表面粗糙度[10]。由于在模具的*終使用硬度下直接進行精加工，所以避免了二次熱處理引起的模具扭曲變形和尺寸變化[8， 11]。更為重要的是，高速流動的切屑帶走了大部分熱量，僅有少部分熱量傳遞給模具，模具表面溫度一般不超過550℃[12]，可以顯著降低白層形成的可能性，同時極易獲得有利于改善零件疲勞壽命的殘余應力狀態[13]。可以說，硬態切削技術適應了模具柔性、敏捷生產的要求，同時能降低模具制造企業的生產成本[14]。另外，硬態切削過程一般不使用切削液或只使用微量可降解切削油，可以避免傳統切削液所帶來的污染問題，符合綠色制造、清潔生產的要求。因此，對模具鋼進行硬態切削具有明顯的技術優勢和經濟優勢，它正朝著高速化、實用化的方向發展，這已成為發達工業國家模具行業的共識[14]。 圖1-1 模具加工工藝流程對比 然而，作為一種新興技術，硬態切削理論不同于傳統的金屬切削理論，人們對淬硬鋼切削過程中的金屬軟化效應、切屑形成、切削力、切削溫度、刀具磨損和刀具壽命、冷卻潤滑以及加工表面完整性尤其是白層形成機理還缺乏深入、系統的研究[15-17]，對硬態切削亞表層材料的顯微組織演化及性能研究還沒有形成統一的認識，使得硬態切削技術的推廣應用受到了一定的限制[18， 19]。其中，刀具壽命和表面完整性是影響硬態切削技術能否廣泛應用的兩個重要因素[20]。 1.2 硬態切削技術的優越性 隨著先進刀具材料的涌現、高性能機床的發展及多種優化方法的出現，硬態切削技術不斷趨于成熟。硬態切削技術的*大優點不僅在于提高金屬去除率，而且能夠獲得理想的加工精度和高表面完整性。目前，硬態切削技術已在許多行業得到了廣泛應用，如模具行業中的熱擠壓模、熱鍛模、有色金屬壓鑄模及較精密的塑料模等加工。與傳統切削技術相比，硬態切削技術具有以下優越性[21]。 (1) 較高的加工效率和加工精度。去除同樣體積的材料，硬態切削具有比磨削更高的加工效率，所消耗的能量僅為磨削的1/5。這主要歸因于硬態切削可以采用較大的背吃刀量、更高的切削速度等。因此，硬態切削的金屬去除率通常是磨削的3～4倍。此外，硬態車削或者銑削可以在同一臺機床上完成粗加工和精加工，減少了裝夾次數和工件準備時間，有利于提高加工效率和縮短模具交貨周期；更為重要的是，降低了重復定位誤差，有利于保證加工精度。 (2) 較高的表面完整性。硬態切削過程中，傳遞給工件的熱量少，工件表面溫度低，一般不超過鋼的相變溫度臨界點，亞表層材料損傷程度低，出現白層或微裂紋的概率低，容易獲得有利于改善零件疲勞壽命的高完整性表面。 (3) 工序集中程度高。硬態切削可以將多道工序集中到一臺數控機床或加工中心上，符合工序集中原則，可以減少機床投資和占地面積。 (4) 綠色、潔凈的先進切削技術。使用大流量切削液的傳統切削方式不僅增加了加工成本，而且產生了大量難以處理和回收的廢液，危害環境和人體健康。硬態切削不使用切削液或使用微量可降解切削油，可以消除傳統切削方式所面臨的生產成本和環境保護等壓力，符合“綠色制造、清潔生產”的要求，有利于保護環境和維護機床操作者健康。硬態切削過程中可以省去與切削液相關的裝置，簡化生產系統，大大降低了與切削液相關的購置、使用和回收處理成本。另外，硬態切削可以形成干凈的切屑，方便切屑的回收處理，進一步降低了加工成本。 1.3 硬態切削技術的研究現狀 正是各種先進刀具材料切削性能的逐漸提高、高速高精度數控機床的快速發展，才使得硬態切削技術得以向實用化的方向發展。因此，硬態切削是在先進刀具材料及涂層技術、硬態切削機理、加工表面完整性、微量潤滑/低溫微量潤滑(minimal quantity lubrication/cryogenic minimal quantity lubrication， MQL/CMQL)切削技術、內冷式刀具技術、自由曲面數控程序編制及加工仿真等諸多相關的硬件設施與軟件技術均得到充分發展的基礎上綜合而成的一項先進切削技術。 1.3.1 先進刀具材料及涂層技術 硬態切削技術的出現在很大程度上得益于先進刀具材料及涂層技術的發展。目前，可用于硬態切削的刀具材料有聚晶立方碳化硼(polycrystalline cubic boron nitride， PCBN)、陶瓷、細晶粒/超細晶粒硬質合金。PCBN是利用人工方法合成的硬度僅次于天然金剛石的新型刀具材料。PCBN的硬度達到HV3000～5000、耐熱性可達1400～1500℃，并具有導熱系數高、摩擦系數低、熱膨脹系數低和熱穩定好等優點。因此，PCBN刀具材料具有優良的切削性能，特別適合加工硬度在HRC45以上的淬硬鋼、耐磨鑄鐵，HRC35以上的耐熱合金及HRC30以下而其他刀具材料難以加工的珠光體灰口鑄鐵等材料。PCBN刀具的切削性能受CBN含量和晶粒大小的影響，低含量的PCBN刀具由于具有較低的導熱系數、較高的韌性，更適于加工淬硬鋼。陶瓷刀具因具有良好的耐磨性、耐熱性、摩擦系數低、高的化學穩定性和硬度等特點，且不容易與金屬發生親和反應，特別適合于加工傳統刀具材料難以加工的高硬材料。Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷是常用的兩種陶瓷刀具材料。陶瓷屬于典型的硬脆材料，存在斷裂韌性低、斷續切削能力弱等問題。因此，改善陶瓷刀具材料的脆性、提高其強度成為學術界和刀具制造商的研究重點，各種高性能陶瓷刀具應運而生。Al2O3/TiC陶瓷刀具相對于傳統陶瓷刀具具有較好的抵抗刀具崩刃的能力，納米級Al2O3/TiC陶瓷刀具斷續切削能力有所提高，*適用于硬態切削。相比于PCBN刀具和陶瓷刀具，硬質合金硬度低、熱穩定性差，但硬質合金的強度和斷裂韌性很高，可用于一些對切削動態特性要求比較高的切削工藝，如鉆削、銑削等，細晶粒和超細晶粒硬質合金可用來切削淬硬鋼。另外，硬質合金加工性能良好，不僅可以用來制造整體刀具和各種形狀的刀片，還可以用來加工具有復雜幾何型面和溝槽的模具。不同刀具材料的力學/熱力學性能如表?1-1所示。 表1-1 不同刀具材料的力學/熱力學性能[22] 通過在硬質合金或高速鋼等刀具基體上涂覆一層或幾層薄膜，涂層刀具將基體材料和涂層材料的優良性能結合起來，既保持了基體良好的韌性和較高的強度，又具有涂層的高硬度、高耐磨性和低摩擦系數，可以大幅度提高硬質合金刀具或高速鋼刀具的切削性能。相對于未涂層刀具，涂層刀具壽命提高了3～5倍，切削速度提高了20%～70%，加工精度提高了0.5～l級，刀具費用降低了20%～50%[23]。因此，硬態切削過程常常采用涂層刀具。 按涂層材料的物理性能，可將涂層刀具分為兩大類[24]。一類是“硬”質涂層刀具，如TiN、TiCN、TiAlN、AlCrN等，這類涂層硬度較高，抗磨能力強；另一類是“軟”質涂層刀具，如MoS2、WS2等，這類刀具也稱為自潤滑刀具，其表面摩擦系數小，可以減小摩擦，進而降低切削力、切削溫度，減輕刀具磨損，延長刀具的使用壽命。涂層的制備方法有很多，包括物理氣相沉積(physical vapor deposition， PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition， CVD)、微弧氧化、熱反應擴散沉積、溶膠-凝膠法、粒子活化燒結法等[23]。其中，化學氣相沉積涂層溫度約為1000℃，雖膜基結合強度較好，但刀具的切削刃需經鈍化預處理，使得涂層內部有較高的殘余拉應力，故該方法不能用于高速鋼和硬質合金刀具表面涂層，其應用受到限制；物理氣相沉積法使得涂層純度高，致密性好，涂層與基體結合牢固，并且涂層性能不受基體材質的影響，因此廣泛應用于各種硬質合金刀具的表面涂層。 1.3.2 硬態切削機理 淬硬鋼硬度高，其切削過程與常規塑性材料的切削過程明顯不同，為適應刀具壽命、加工質量和切削效率的要求，刀具常采用負前角和倒棱以保護切削刃，這導致硬態切削過程的切屑形成、切削力、切削熱等所具有的特點均不同于普通切削。 硬態切削的一個基本特征是容易形成鋸齒狀切屑。鋸齒狀切屑容易引起切削力的周期性高頻振動，進而影響加工精度、加劇刀具磨損，使工件表面質量下降。鋸齒狀切屑的形成與材料高硬度、大脆性、刀具負前角和切削過程高壓應力有關。目前，對鋸齒狀切屑的形成機理還沒有形成統一的認識，但是可以歸納為兩種理論體系：絕熱剪切理論和周期性斷裂理論。Komanduri等[25]首次用絕熱剪切理論來解釋硬態切削過程中的鋸齒狀切屑形成機理。隨后，Davies等[26]提出了鋸齒狀切屑形成模型支持Komanduri的理論，認為鋸齒狀切屑產生是由切削速度的變化引起的，當切削速度增大到臨界值時，切屑內部的局部應力會發生突變，破壞熱傳導、熱對流和熱產生速率三者的平衡，導致鋸齒狀切屑的形成。Shaw等[27]*早提出了鋸齒狀切屑形成的周期性斷裂理論，認為斷裂首先出現于切屑的自由表面，隨著切削過程的進行，斷裂向切削刃擴展到一半的距離，*后造成整體斷裂。Becze等[28]提出了硬態車削過程中的材料裂紋萌生和擴展判據，深入研究了產生鋸齒狀切屑的周期性斷裂理論。K?nig等[29]基于擴展的剪切力假設，進一步支持了周期性斷裂理論。
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