1.1 金属切削过程的基本概念

一、切削运动和切削表面

（一）切削运动

（1）主运动 它是切下切屑形成工件表面形状所需要的基本的运动，也是切削加工中速度最高、消耗功率最多的运动。如图1-1所示，车削时工件的旋转，钻削、镗削和铣削时刀具的旋转，磨削时砂轮的旋转，牛头刨床刨削时刀具的直线往复运动等，都是主运动。

（2）进给运动 它是使切削工具不断切下切屑所需要的运动。如图1-1所示，车削和钻削中的刀具移动，镗削、刨镗和铣削中的工件移动，磨削中的工件转动和移动等，都是进给运动。

各种切削加工机床都是为了加工某些表面而发展起来的，因此都有特定的切削运动。在切削加工时，主运动一般只有一个，进给运动可以是一个或多个，如图1-1（f）中就有两个进给运动。

（二）切削时工作的表面

切削时，刀具沿着进给方向运动，工件上的多余金属层不断被切去而成为切屑，从而加工出所需要的表面。此时，工件上有三个不断变化着的表面（图1-1）。

（1）待加工表面 工件上即将切去切屑的表面。

（2）过渡表面 工件上切削刃正在切削着的表面。

（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过程中的切削速度、进给量和吃刀量这三个要素，它们被称为切削用量三要素。

1.切削速度Vc

主运动的线速度称为切削速度，以vc表示。若主运动为旋转运动，则切削速度为其最大的线速度，其计算公式为

式中：vc——切削速度（m/min或m/s）；

d——工件待加工表面直径（mm）；

n——工件或刀具的转速（r/min或r/s）。

若主运动为往复直线运动，如刨削、插削等，则常以其平均速度为切削速度。其公式为

式中：L——刀具或工件作往复直线运动的行程长度（mm）；

nr——刀具或工件每分钟（或每秒钟）往复的次数（次/min或次/s）。

2.进给量f

工件或刀具每转一周或往复一次，刀具与工件之间沿进给运动方向相对移动的距离，称为进 给 量 ， 用f表 示 。 如图1-2所示 ， 车削时f（mm/r） 为工件每转一周时 ， 车刀沿进给方向移动的距离CB；刨削时的f（mm/行程）为刨刀（或工件）每往复一次后，工件（刨刀）沿进给方向移动的距离。

3.背吃刀量αp

背吃刀量是指在通过切削刃基点并垂直于工作平面上测量的吃刀量，用αp（mm）表示（图1-2）。

（二）切削层要素

车削外圆时，工件转一周主切削刃相邻两位置间被切削的一层金属层次称为切削层。它是工件上正被切削刃切削着的一层金属（图1-2中四边形 AB-CD）。切削层要素有：切削层厚度 hD、切削层宽度bD、、切削层面积AD。

（1）切削层厚度hD 切削层中AB边与CD边的垂直距离即是切削层厚度hD（mm）。它在切削层中垂直于加工表面的截面内测量（见图1-2），其计算式为

式中 κr——刀具主偏角。

（2）切削层宽度bD 刀具主切削刃与工件的接触长度即切削层宽度bD（mm）。它在切削层中垂直于主运动方向上的截面内测量（见图1-2），其计算公式为

（3）切削层面积AD 切削层面积AD等于切削层厚度和切削层宽度的乘积或等于背吃刀量与进给量的乘积。单位：（mm2）。其计算公式为