1.1 金屬切削過程的基本概念

一、切削運(yùn)動(dòng)和切削表面

（一）切削運(yùn)動(dòng)

（1）主運(yùn)動(dòng) 它是切下切屑形成工件表面形狀所需要的基本的運(yùn)動(dòng)，也是切削加工中速度最高、消耗功率最多的運(yùn)動(dòng)。如圖1-1所示，車削時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)，鉆削、鏜削和銑削時(shí)刀具的旋轉(zhuǎn)，磨削時(shí)砂輪的旋轉(zhuǎn)，牛頭刨床刨削時(shí)刀具的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)等，都是主運(yùn)動(dòng)。

（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 它是使切削工具不斷切下切屑所需要的運(yùn)動(dòng)。如圖1-1所示，車削和鉆削中的刀具移動(dòng)，鏜削、刨鏜和銑削中的工件移動(dòng)，磨削中的工件轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)等，都是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

各種切削加工機(jī)床都是為了加工某些表面而發(fā)展起來的，因此都有特定的切削運(yùn)動(dòng)。在切削加工時(shí)，主運(yùn)動(dòng)一般只有一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)或多個(gè)，如圖1-1（f）中就有兩個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

（二）切削時(shí)工作的表面

切削時(shí)，刀具沿著進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)，工件上的多余金屬層不斷被切去而成為切屑，從而加工出所需要的表面。此時(shí)，工件上有三個(gè)不斷變化著的表面（圖1-1）。

（1）待加工表面 工件上即將切去切屑的表面。

（2）過渡表面 工件上切削刃正在切削著的表面。

（3）已加工表面 工件上已切去切屑的表面。

二、切削要素

（一）切削用量要素

切削用量要素是指切削過程中的切削速度、進(jìn)給量和吃刀量這三個(gè)要素，它們被稱為切削用量三要素。

1.切削速度Vc

主運(yùn)動(dòng)的線速度稱為切削速度，以vc表示。若主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則切削速度為其最大的線速度，其計(jì)算公式為

式中：vc——切削速度（m/min或m/s）；

d——工件待加工表面直徑（mm）；

n——工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/min或r/s）。

若主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如刨削、插削等，則常以其平均速度為切削速度。其公式為

式中：L——刀具或工件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程長度（mm）；

nr——刀具或工件每分鐘（或每秒鐘）往復(fù)的次數(shù)（次/min或次/s）。

2.進(jìn)給量f

工件或刀具每轉(zhuǎn)一周或往復(fù)一次，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相對移動(dòng)的距離，稱為進(jìn) 給 量 ， 用f表 示 。 如圖1-2所示 ， 車削時(shí)f（mm/r） 為工件每轉(zhuǎn)一周時(shí) ， 車刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離CB；刨削時(shí)的f（mm/行程）為刨刀（或工件）每往復(fù)一次后，工件（刨刀）沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。

3.背吃刀量αp

背吃刀量是指在通過切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面上測量的吃刀量，用αp（mm）表示（圖1-2）。

（二）切削層要素

車削外圓時(shí)，工件轉(zhuǎn)一周主切削刃相鄰兩位置間被切削的一層金屬層次稱為切削層。它是工件上正被切削刃切削著的一層金屬（圖1-2中四邊形 AB-CD）。切削層要素有：切削層厚度 hD、切削層寬度bD、、切削層面積AD。

（1）切削層厚度hD 切削層中AB邊與CD邊的垂直距離即是切削層厚度hD（mm）。它在切削層中垂直于加工表面的截面內(nèi)測量（見圖1-2），其計(jì)算式為

式中 κr——刀具主偏角。

（2）切削層寬度bD 刀具主切削刃與工件的接觸長度即切削層寬度bD（mm）。它在切削層中垂直于主運(yùn)動(dòng)方向上的截面內(nèi)測量（見圖1-2），其計(jì)算公式為

（3）切削層面積AD 切削層面積AD等于切削層厚度和切削層寬度的乘積或等于背吃刀量與進(jìn)給量的乘積。單位：（mm2）。其計(jì)算公式為