2.1　金属切削基本概念

金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对（切削）运动，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层，从而获得具有一定加工质量零件的过程。车削、磨削、钻削、铣削、刨削等都是较为常见的金属切削加工，如图2-1所示。

2.1.1　切削运动

切削加工时，为了获得各种形状的零件，刀具与工件必须具有一定的相对运动，即切削运动，运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动。切削运动可以分解为主运动和进给运动。

主运动，由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生主要的相对运动。主运动的特点是速度最高，消耗功率最大。车削时，主运动是工件的回转运动，如图2-2所示；牛头刨床刨削时，主运动是刀具的往复直线运动，如图2-3所示。

进给运动，由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件间产生附加的相对运动，进给运动将使被切金属层不断地投入切削，以加工出具有所需几何特性的已加工表面。车削外圆时，进给运动是刀具的纵向运动；车削端面时，进给运动是刀具的横向运动。牛头刨床刨削时，进给运动是工作台的移动。

主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行；主运动通常只有一个，而进给运动至少有一个以上。当工件被切削时，切削刃的刀尖相对于工件的运动为合成运动，常用合速度向量v_e来表示，如图2-4所示。

2.1.2　切削用量及确定

切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。切削用量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。

（1）切削速度v_c

在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离，单位为m/min或m/s。

①主运动为旋转运动时，切削速度v_c计算公式为

式中　d——工件直径，mm；

　n——工件或刀具每分（秒）钟转数，r/min或r/s。

②主运动为往复运动时，平均切削速度为

式中　L——往复运动行程长度，mm；

　n_r——主运动每分钟的往复次数。

（2）进给量f

进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量。车削时进给量的单位是mm/r，即工件每转一圈，刀具沿进给运动方向移动的距离。刨削等主运动为往复直线运动，其间歇进给的进给量为mm/双行程，即每个往复行程刀具与工件之间的相对横向移动距离。

单位时间的进给量，称为进给速度，车削时的进给速度v_f计算公式为

v_f=nf（mm/min或mm/s）

铣削时，由于铣刀是多齿刀具，进给量单位除mm/r外，还规定了每齿进给量，用a_z表示，单位是（mm/z）。

（3）背吃刀量（切削深度）a_p

背吃刀量a_p是指主刀刃工作长度（在基面上的投影）沿垂直于进给运动方向上的投影值。对于外圆车削，背吃刀量a_p等于工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，单位为mm。即

式中　d_w——待加工表面直径；

　d_m——已加工表面直径。

在数控加工过程中，除用经验法确定切削用量外，也可按如下步骤确定切削用量。

①根据工件材料，确定刀具的材料。

②符合工艺要求，确定刀具角度。

③粗加工按a_p—f—v_c的顺序选择。

a.粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛坯尺寸首先选择a_p；

b.粗加工不必考虑表面粗糙度，在a_p确定后，选取大的f，减少走刀时间，a_p和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提下选择v_c。

④精加工按v_c—f—a_p的顺序选择。

精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v_c，然后选择达到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定a_p。

知识应用与拓展

1.对常见金属切削加工进行运动分解。

2.简述如何确定切削用量。