切削基本概念

HEATS

用金属切削刀具从工作上切除多余的(或预留的)金属, 从而获得在形状上、尺寸精度及表面质量上都合乎预定要求的加工。＿称为金属切削加工。在切削加工过程中，刀具同工件之间必须有相对的切削运动，它由金属切削机床来完成。机床、夹具、刀具和工件，构成金属切削加工的工艺系统，切削过程的各种现象、规律及其本质，都要在这个工艺系统的运动状态中去考察研究。

一、车削中的运动和加工表面

 

车削加工是一种常见的典型的切削加工方法。如图所示，普通外圆车削加工中的切削运动是由两种运动单元组合成的，其一是工件的回转运动，它是切除多余金属以形成加工表面的基本运动；其二是车刀的(纵向或横向)进给运动，它保证了切削工作的连续进行。

在切削运动作用下，工件上的切削层不断地被车刀切削并转变为切屑，从而加工出所需要的工件新表面。在这一表面形成的过程中，工件上有三个不断变化着的表面：

9 w8 e" m4 V3 M" b4 A4 Q
1. 待加工表面：即将被切去金属层的表面；
   
2. 加工表面：切削刃正在切削的表面；
   ) H% ]! A1 e9 m' m6 |
3. 已加工表面：已经切去多余金属而形成的新表面。

+ h/ x% {/ n% S

这些定义也适用于其他切削加工。

二、切削运动单元及其组合概念

各种切削加工的切削运动，都是由一些简单的运动单元组合而成的。直线运动和回转运动，是切削加工的两个基本运动单元。不同数目的运动单元，按照不同大小的比值、不同的相对位置和方向进行组合，即构成各种切削加工的运动。例如：
' R$ A" J- J. E. L

一个直线运动 刨削、拉削等；
# H: R5 ~8 n4 p5 B. m

一个回转运动 圆盘拉刀加工；

一个回转运动和一个直线运动组合 车削、镗孔、铣削、钻削、铰孔、车螺纹、攻丝等，它是目前应用最广泛的一种组合形式；
+ Y6 X3 I% A5 A! P3 r& O

两个直线运动组合 锯、仿形刨削；

两个回转运动组合 铣削回转体表面(插补)；
! M8 B) @ k7 O2 b1 X

两个回转运动和一个直线运动组合 铣螺旋槽、铣螺纹、磨外圆、磨内圆、滚刀滚齿轮等，它也是目前应用很广泛的一种运动组合形式。
# v4 J) w p% O# ?+ V7 m9 e2 p5 T7 I# s3 s+ R# d O8 l; N

. f' K4 a0 D2 {2 b. h/ _) K& B4 f& m / K& V3 x# E! v- j6 d

图2

除了上述各种运动组合形式之外，还有其他一些运动组合形式及切削加工方法。图2是几种常见的切削运动和加工方法。

应该指出，在理论上，还可以有许多更新颖的运动组合，但在工艺上目前尚不能实现。不过，随着科学技术的发展和工艺上的突破。目前未被利用的运动组合形式和相应的新型切削加工方法，都有实现的可能性。在生产实践中，应在具体条件下寻求表面形成的最佳运动组合。
* |$ H1 m- D" Q

三、主运动、进给运动和切削用量三要素

上述各种加工方法的运动单元，按照它们在切削过程中所起的作用，可以分为主运动和进给运动两种：

1. 主运动
   
   直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动，谓之主运动，用切削速度(V_c)表示。通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率也较大。例如，图2中车削时工件的回转运动、铣削时铣刀的回转运动以及拉削时拉刀的直线运动等。都是主运动。
   * Q9 U7 d, d. l" q- K' a
   主运动速度即切削速度，计算公式如下：
   : v; E* u0 V. X* _/ H6 K( e1 a n0 e! f, l* ~. B3 M$ P; u6 T0 J% D9 `' W0 b1 [$ G Y( |0 N; p9 _) P

   Vc=	p·d·n
   	5 ^& U( U2 E- ~0 o* w4 M. J
   	1000

   
   式中：d——工件直径d_w或刀具(砂轮)直径d_o(mm)：
   
   n——工件或刀具(砂轮)的转速(r/min)。
   
   5 d& u& t/ p$ y* Q5 |7 I
   对于旋转体工件或旋转类刀具，在转速一定时，由于切削刃上各点的回转半径不同，因而切削速度不同。在计算时，应以最大的切削速度为准。如外圆车削时计算待加工表面上的速度，钻削时计算钻头外径处的速度。这是因为从刀具方面考虑，速度大的地方，发热多，磨损快，应当予以注意。
   
2. 进给运动
   
   不断地把切削层投入切削的运动，称为进给运动，用进给速度V_f(mm/min)或进给量f、f_z来表示。
   
   图2所示车刀的纵向移动和横向移动，钻头、铰刀的轴向移动以及铣削时工件的纵向、横向移动等．都是进给运动。进给量f的单位是 mm/r，即工件或刀具每转一周时，两者沿进给方向之相对位移；如果主运动为往复直线运动(如刨、插)，则进给量f的单位为mm/str(毫米/双行程)。f_z是多刃切削工具(如铣、铰、拉)的每齿进给量，单位是mm/Z。
   - \! o: X& N( ~3 ?
   显而易见
   $ Z& D( i' t2 V9 h" W) D3 C# _V_f=f·n=f_z·Z·n (mm/min)
   . A) U. W, _' y6 J: n6 V6 d
   通常，切削加工中的主运动只有一个，而进给运动可能是一个或数个。
    
   , }; @: S1 J' @6 `1 A; U
3. 切削深度
   
   切削深度ap 为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。单位为mm; ap 的大小直接影响主切削刃的工作长度，反映了切削负荷的大小。对于外圆车削来说
   4 h6 Q2 [0 f+ S- V# k6 G# Y( G$ \% r7 ^+ q) R; _4 Q" O7 \& ? f" `

   ! @- M* t" B" V

   图3 车削时的合成速度向量

   
   ' |+ l6 F9 z" k" j! K" g2 V, L5 M) E' ?- M4 |3 h- |0 Z& o5 j( R( V' m! t+ x7 I M0 h7 q+ Y

   ap= # f5 t0 N. p$ T	dw-dm	(mm) 2 F. I1 @# k4 L4 s7 u
   	2

   
   对于钻孔工作
   9 k$ F4 |* R2 R3 E1 g/ u& W! ~! x7 i1 A8 B& w; u- H3 n. D3 J8 J( R0 [/ h$ n7 V4 i1 s4 }

   ap= ; [. ^" d" p( G8 v% [	dm	(mm)
   	2

   
   式中：dm——已加工表面直径(mm)；
   
   dw——工件待加工表面直径(mm)。
   
   , g0 a) E m. H7 o
4. 主运动和进给运动的合成
   1 K9 i, a/ x9 a/ Y
   主运动和进给运动可以由刀具或工件分别完成，或者由刀具单独完成(由于工艺上的原因，不便由工件单独完成)。主运动和进给运动可以同时进行(如车削、铣削)，也可以交替进行(如刨削、插削)。在同时进行的情况下，刀具切削刃上某一点相对于工件的运动称为切削运动，可用合成速度向量v_e来表示。以外圆车削为例(图3)，切削运动的合成速度向量v_e等于主运动速度v_c与进给速度v_f的向量和，即
   v_e＝v_c十v_f
   " [* L+ I1 Y1 v/ u: \' m
   显见，切削刃上各点处的合成速度向量不一定相等。
   

四、切削层参数

% ~7 H; K. |6 Q7 P
1. 切削厚度ac：
   0 E9 J( e5 ^, d. |
   是在垂直于切削刃的方向上度量的切削层尺寸。
   + J C6 Y+ O9 V( ~' ]
   若车刀主刀刃为直线，且 λs =0°，则
   8 k. J# Z; I+ Y* L9 Iac=f·sin kr
   
   它的大小能代表单位长度切削刃上工作负荷的大小。若车刀刃为圆弧或任意曲线，则对应于切削刃上各点的切削厚度是不相等的。
   
2. 切削宽度aw：
   沿加工表面度量的切削层尺寸。
   % e. z4 A4 t4 g7 I% R8 b+ y
   若车刀主刀刃为直线，且 当 λs = 0°时，
   & Y0 L( {: \* ~' Saw=ap/sin kr
   4 y& k H) i- n* J$ i* H3 R; B `3 P
   当λs = 0° 时，且kr=90°时，
   ac = f
   aw = ap
   
3. 切削面积 Ac：
   是切削层在基面Pt内的面积。
   5 H) W0 q6 g. w- oAc = ac·aw = f·ap

7 }& q, R0 O7 e& N0 F% U