金属切削加工的基础知识
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1.2 切削运动、切削用量 1.2.1 切削运动
图 1-4 各种加工方法的切削运动及切削用量
切削运动是指为实现切削加工所必须的切削刀具与工件之间的相对运动，即形成表面所需的成 形运动。按照它们在切削过程中所起的作用，可分为主运动和进给运动两种。
(1) 主运动 主运动是指机床或人力提供的刀具和工件之间产生的最主要的相对运动。它促使刀具切削刃及
单位为 mm/r 或 mm/str。
每齿进给量 fz 是指多齿刀具每转一齿，工件和刀具在进给运动方向上的相对位移量。单位为 mm/z。
(3) 背吃刀量 ap
切削过程中，通常会在工件上形成三个表面，如图 1-5 所示。
待加工表面：工件上即将被切除的的表面。在切削过程中它
的面积不断减少，直至全部切去。
已加工表面：工件上刀具切削后形成的新鲜表面。在切削过
v
d wn 60 1000
(m/s)
(1-1)
式中：dw——完成主运动的刀具或者工件的最大直径，单位 mm。 n ——主运动的转速，单位 r/min。
当主运动为往复运动时(如刨削)，则切削速度为往复运动的平均速度。
v
2Ln 60 1000
(m/s)
(1-2)
式中：L——往复运动的形成长度，单位 源自文库m。
与其毗邻的刀面切入工件材料，使切削层金属变成切屑，从而形成新鲜表面。在切削加工中主运动 消耗机床功率最多，速度较高，并且主运动只能有一个。
(2) 进给运动 由机床或人力提供的，使主运动能够继续切除工件上多余材料，以形成所需几何特性的已加工 表面的运动称为进给运动。在切削加工中进给运动消耗机床功率少，速度较低，可以有一个或多个。 由图 1-4 可知，主运动和进给运动可以是直线运动也可以是旋转运动；可以是有刀具提供，也 可以是工件提供。
第 1 章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工是指通过金属切削刀具和工件之间的有规律的相对运动，由金属切削刀具将工件 上多余（或预留）的金属切除下来，使之成为切屑，从而获得形状、尺寸精度、位置精度及表面质 量都合乎技术要求的零件的一种加工方法。在金属切削加工过程中有两个基本要素：表面成形运动 和刀具。表面成形运动即刀具与工件与之间的相对运动，又称为切削运动，它一般由金属切削机床 来完成。
常用的金属切削加工方法有：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削、拉削等。
1.1 工件表面的形成方法及所需的成形运动
任何零件的表面都可以看作由若干个基本表面按照一定的关系组合而成。如图 1-1 所示机器零 件上常用的典型表面有：平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面。
图 1-1 机器零件上常用的典型表面
对于各种典型表面都可以看作是一条母线沿着一条导线运动而成，母线和导线统称为发生线。 一些典型表面的形成过程，如图 1-2 所示。
程中它的面积逐渐扩大。
过渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面，又称加工表
面。它在主运动的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除(多齿 图 1-5 工件的加工表面和被吃刀量 刀具)。
a) 平面
b) 圆柱面
c) 圆锥面
d) 螺纹表面
图 1-2 常用典型表面的成形
e) 渐开线表面
切削加工中发生线是由刀具的切削刃、刀具与工件的相对运动得到的。根据刀具切削刃形状和 采用方法的不同，发生线形成的方法有以下四种（见图 1-3）：
a) 成形法
b) 轨迹法
c) 展成法 图 1-3 形成发生线的方法
1.2.2 切削用量
切削用量是指切削过程中的切削速度 v，进给量 f (进给速度 vf)，背吃刀量 ap，俗称切削用量三 要素。它的大小与生产力、加工质量及经济性都有密切关系。
(1) 切削速度 v
切削速度是指切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。单位为 m/s。
当主运动为旋转运动时(如铣削、车削)，切削速度为刀具或工件最大直径处的线速度。
n——主运动每分钟的往复次数，单位 str/min。
(2) 进给量 f
表示进给运动速度大小的方法有三种，即进给速度 vf，进给量 f，每齿进给量 fz。 进给速度 vf 是指切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给运动速度。单位为 mm/s。 进给量 f 是指主运动每转一转，或一个双行程，工件或刀具在进给运动方向上的相对位移量。
d) 相切法
(1) 成形法 在采用成形刀具对工件进行加工时，发生线由刀具切削刃直接形成，而不需成形运动，这种的 发生线形成方法称为成形法。如图 1-3a 所示，采用宽刀法车削外圆锥面时，母线是由成形车刀的切 削刃直接形成。而圆导线通过工件的旋转运动 A2 由轨迹法形成。
(2) 轨迹法 利用刀具对工件进行加工时，发生线由刀具切削刃与被加工工件加工表面间的接触点，按给定 的规律作轨迹运动形成，这种的发生线形成方法称为轨迹法。如图 1-3b 所示，采用小刀架转位法车 削外圆表面时，母线是由车刀切削刃与加工表面的接触点，沿 A1 方向的直线运动轨迹形成。而导线 是由沿 A2 方向的旋转运动轨迹形成的。 (3) 展成法 在插齿、滚齿加工时，发生线由刀具和工件作展成运动(即刀具和工件的之间的无滑动的纯滚动) 来形成，这种的发生线形成方法称为展成法。如图 1-3c 所示，采用插齿法加工直齿圆柱齿轮，插齿 刀沿 A 方向的直线运动轨迹形成母线。而由插齿刀的旋转运动 B1 和工件的旋转运动 B2 共同完成的 展成运动形成所需渐开线导线。 注意：构成展成运动的两个成形运动之间必须有严格是速比关系，即必须保证刀具与工件之间 做纯滚动。 (4) 相切法 采用铣刀、砂轮等旋转刀具对工件进行加工时，发生线由刀具边旋转边作轨迹运动形成，这种 的发生线形成方法称为相切法。如图 1-3d 所示，采用圆柱铣刀铣削平面时，在刀具的端剖面上，切 削刃为旋转刀具上的切削点，该点绕刀具轴线做旋转运动 B1，同时工件按 A2 方向运动，这时切削点 的运动轨迹的包罗线即为所需的发生线。采用相切法生成发生线时，需要两个相对独立的成形运动， 如图 1-3d，即刀具的旋转运动和工件的直线规律运动。 母线和导线是形成零件表面的两条发生线，它们的形成方法可以不同。形成表面所需的成形运 动，是形成其母线及导线所需的成形运动的总和。机床必须具备这些成形运动，才能加工出所需的 零件表面。
图 1-4 各种加工方法的切削运动及切削用量
切削运动是指为实现切削加工所必须的切削刀具与工件之间的相对运动，即形成表面所需的成 形运动。按照它们在切削过程中所起的作用，可分为主运动和进给运动两种。
(1) 主运动 主运动是指机床或人力提供的刀具和工件之间产生的最主要的相对运动。它促使刀具切削刃及
单位为 mm/r 或 mm/str。
每齿进给量 fz 是指多齿刀具每转一齿，工件和刀具在进给运动方向上的相对位移量。单位为 mm/z。
(3) 背吃刀量 ap
切削过程中，通常会在工件上形成三个表面，如图 1-5 所示。
待加工表面：工件上即将被切除的的表面。在切削过程中它
的面积不断减少，直至全部切去。
已加工表面：工件上刀具切削后形成的新鲜表面。在切削过
v
d wn 60 1000
(m/s)
(1-1)
式中：dw——完成主运动的刀具或者工件的最大直径，单位 mm。 n ——主运动的转速，单位 r/min。
当主运动为往复运动时(如刨削)，则切削速度为往复运动的平均速度。
v
2Ln 60 1000
(m/s)
(1-2)
式中：L——往复运动的形成长度，单位 源自文库m。
与其毗邻的刀面切入工件材料，使切削层金属变成切屑，从而形成新鲜表面。在切削加工中主运动 消耗机床功率最多，速度较高，并且主运动只能有一个。
(2) 进给运动 由机床或人力提供的，使主运动能够继续切除工件上多余材料，以形成所需几何特性的已加工 表面的运动称为进给运动。在切削加工中进给运动消耗机床功率少，速度较低，可以有一个或多个。 由图 1-4 可知，主运动和进给运动可以是直线运动也可以是旋转运动；可以是有刀具提供，也 可以是工件提供。
第 1 章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工是指通过金属切削刀具和工件之间的有规律的相对运动，由金属切削刀具将工件 上多余（或预留）的金属切除下来，使之成为切屑，从而获得形状、尺寸精度、位置精度及表面质 量都合乎技术要求的零件的一种加工方法。在金属切削加工过程中有两个基本要素：表面成形运动 和刀具。表面成形运动即刀具与工件与之间的相对运动，又称为切削运动，它一般由金属切削机床 来完成。
常用的金属切削加工方法有：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削、拉削等。
1.1 工件表面的形成方法及所需的成形运动
任何零件的表面都可以看作由若干个基本表面按照一定的关系组合而成。如图 1-1 所示机器零 件上常用的典型表面有：平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面。
图 1-1 机器零件上常用的典型表面
对于各种典型表面都可以看作是一条母线沿着一条导线运动而成，母线和导线统称为发生线。 一些典型表面的形成过程，如图 1-2 所示。
程中它的面积逐渐扩大。
过渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面，又称加工表
面。它在主运动的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除(多齿 图 1-5 工件的加工表面和被吃刀量 刀具)。
a) 平面
b) 圆柱面
c) 圆锥面
d) 螺纹表面
图 1-2 常用典型表面的成形
e) 渐开线表面
切削加工中发生线是由刀具的切削刃、刀具与工件的相对运动得到的。根据刀具切削刃形状和 采用方法的不同，发生线形成的方法有以下四种（见图 1-3）：
a) 成形法
b) 轨迹法
c) 展成法 图 1-3 形成发生线的方法
1.2.2 切削用量
切削用量是指切削过程中的切削速度 v，进给量 f (进给速度 vf)，背吃刀量 ap，俗称切削用量三 要素。它的大小与生产力、加工质量及经济性都有密切关系。
(1) 切削速度 v
切削速度是指切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。单位为 m/s。
当主运动为旋转运动时(如铣削、车削)，切削速度为刀具或工件最大直径处的线速度。
n——主运动每分钟的往复次数，单位 str/min。
(2) 进给量 f
表示进给运动速度大小的方法有三种，即进给速度 vf，进给量 f，每齿进给量 fz。 进给速度 vf 是指切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给运动速度。单位为 mm/s。 进给量 f 是指主运动每转一转，或一个双行程，工件或刀具在进给运动方向上的相对位移量。
d) 相切法
(1) 成形法 在采用成形刀具对工件进行加工时，发生线由刀具切削刃直接形成，而不需成形运动，这种的 发生线形成方法称为成形法。如图 1-3a 所示，采用宽刀法车削外圆锥面时，母线是由成形车刀的切 削刃直接形成。而圆导线通过工件的旋转运动 A2 由轨迹法形成。
(2) 轨迹法 利用刀具对工件进行加工时，发生线由刀具切削刃与被加工工件加工表面间的接触点，按给定 的规律作轨迹运动形成，这种的发生线形成方法称为轨迹法。如图 1-3b 所示，采用小刀架转位法车 削外圆表面时，母线是由车刀切削刃与加工表面的接触点，沿 A1 方向的直线运动轨迹形成。而导线 是由沿 A2 方向的旋转运动轨迹形成的。 (3) 展成法 在插齿、滚齿加工时，发生线由刀具和工件作展成运动(即刀具和工件的之间的无滑动的纯滚动) 来形成，这种的发生线形成方法称为展成法。如图 1-3c 所示，采用插齿法加工直齿圆柱齿轮，插齿 刀沿 A 方向的直线运动轨迹形成母线。而由插齿刀的旋转运动 B1 和工件的旋转运动 B2 共同完成的 展成运动形成所需渐开线导线。 注意：构成展成运动的两个成形运动之间必须有严格是速比关系，即必须保证刀具与工件之间 做纯滚动。 (4) 相切法 采用铣刀、砂轮等旋转刀具对工件进行加工时，发生线由刀具边旋转边作轨迹运动形成，这种 的发生线形成方法称为相切法。如图 1-3d 所示，采用圆柱铣刀铣削平面时，在刀具的端剖面上，切 削刃为旋转刀具上的切削点，该点绕刀具轴线做旋转运动 B1，同时工件按 A2 方向运动，这时切削点 的运动轨迹的包罗线即为所需的发生线。采用相切法生成发生线时，需要两个相对独立的成形运动， 如图 1-3d，即刀具的旋转运动和工件的直线规律运动。 母线和导线是形成零件表面的两条发生线，它们的形成方法可以不同。形成表面所需的成形运 动，是形成其母线及导线所需的成形运动的总和。机床必须具备这些成形运动，才能加工出所需的 零件表面。