第一章金属切削的基本知识

水远

第一章金属切削的基本知识     在机床上用金属切削刀具切除工件上多余的金属 , 从而使工件的形状 、 尺寸精度及表面质量都符合预定要求的加工 , 称为金属切削加工。在金属切削过程中 , 刀具与工件必须有相对的运动，即 切削运动 , 它是由金属切削机床来完成的。
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1.1 概述

1．1．1 切削运动
    现以图 1.1 所示常见的、典型的外圆车削为例来研究切削运动。 车削时，工件旋转，它是切除金属的基本运动；车刀作平行于工件轴线的直线运动，保证了切削连续进行，在上述两个运动组成的切削运动的作用下形成了工件的外圆柱表面。
                                      

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                         图 1.1 切削运动
: w7 `/ J/ O$ k    按运动在切削中所起作用不同分为：主运动和进给运动两种。
( I/ N! P, f* w' r" Y* A1 q4 j（1）主运动
8 ^$ e' Q. j# h) g6 F    使刀具与工件作相对运动并切入工件材料，将被切削层转变为切屑，是进行切削的最基本的运动。它的速度最高，消耗功率 也最大 。主运 动可以由刀具完成也可以由工件完成 ， 形式通常为旋转运动或直线运动 ，车削时的主运动是工件的旋转运动 （ 图 1.1） 。
6 r4 l) p) U$ b" Z  W& B! O# p' {（2） 进给运动
    使新的金属层不断投入切削，以便切除工件表面上全部余量的运动 。进给运动也由刀具或工件完成 ， 其形式一般有直线、旋转或两者的合成运动 , 它可以是连续的或断续的 ， 消耗功率比主运动要小得多。车削外圆时的进给运动是刀具的连续纵向直线运动 （ 图 1.1） 。
（3）合成运动
3 t4 ?$ R: G% ^3 H1 a' a    如图 1.1，合成切削运动是主运动和进给运动的合成。刀具切削刃上选定点相对于工件的瞬时合成运动方向，称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度。

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1.1.2 加工表面

    在切削过程中 , 工件上有三个不断变化着的表面 （图 1.2）
. i2 k$ E$ E$ k2 J+ O6 S  d& ~/ F    待加工表面 ： 工件上有待切除的表面。
    已加工表面 ： 工件上经刀具切削后产生的表面。
    加工表面 ： 工件上由切削刃正在形成的那部分表面 , 它是待加工表面和己加工表面之间的过渡表面
6 Z) ~/ h# D: o/ B! f' W9 N# S4 X1.1.3 切削用量

     切削用量是指切削过程中切削速度、进给量和 背吃刀量 的总称 （ 图 1.3）。

* T9 b; R2 b; L5 ]5 R) W     (1) 切削速度

     切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。

# B! |/ p; P8 w% o5 N8 L8 _6 ?     计算公式如下：

; z6 W9 m2 B- U. R  Q/ U1 ~     （1.1）
+ W4 |3 j# O" ^/ P0 D# y
- l4 L5 X# W# t6 t) |' r* O- e     式中 — 切削速度 （ m/ min 或 m/s ） ；
+ N- o+ k* Y( T2 @/ b4 x' h# i
     — 待加工表面直径 (mm) ；

     — 主运动件的旋转速度 （ r/min 或 r/s ）。
% m2 S6 H+ O) G; U& H8 J6 E6 W
( P/ A! V# \9 Y9 D     计算时，应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度高，磨损快。
- O$ Z& G3 f& v) k7 g
. Q3 i: t6 k9 u3 E, u' A  K
3 [& I6 Q& }" j' R4 l
! ]: ^5 n+ ^. x( x
' {) K$ Z( N5 `, p3 e7 I
图 1.3 切削用量

4 p; M! t& v) ~a)车外圆 b)车端面 c)切槽
. ]- Y" x2 ~4 s0 z$ X2 @8 F
     (2)进给量

' x+ C/ n4 z  l" T     工件或刀具每转一转或刀具往复一次 , 刀具相对工件在进给运动方向上的位移 量，用 mm/r（行 程 ）表示 。对于 铣刀、绞刀 、拉刀等多齿刀具 ， 还规定每个刀齿的进给量  , 即每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移 ， 单位是 mm/z。若用进给速度  ，即单位时间内的进给量表示，则
9 q- h' h) j+ G6 a6 D6 N
8 m4 J9 d3 p6 v或      （1.2）
4 s* |0 z  o, l: [" {8 D7 s, K
     式中 z— 齿数。

% o# y* t% a0 z. x" M3 C: E     3）背吃刀量
# Q. X/ M% _/ U- X/ U. H. U
& Y# f* n" S# T% L     一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离 , 车外圆时 ：
& w9 P- \( M: M3 N6 h
     （1.3）
( [% G3 g" Z$ a  J6 K/ x8 m: W6 L% q6 J0 Y
     式中 dm --- 己加工表面直径。


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图 1.2 工件的表面