切削运动与要素浅析

由上述可知，为了获得所需的工件表面形状，必须形成一定形状的发生线（母线和导线）。除成形法外，发生线的形成都是靠刀具和工件作相对运动实现的。这种由金属切削机床提供的刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。按在切削中所起的作用不同，切削运动可分为主运动和进给运动。

1.切削过程中的工件表面

如图2-4所示，切削时，工件上形成了三个不断变化的表面。

（1）已加工表面：经切削形成的新表面。它随着切削运动的进行而逐渐扩大。

（2）待加工表面：即将被切除的表面。它随着切削运动的进行而逐渐缩小，直至全部切除。

（3）过渡表面：正在切削着的表面。

图2-4　刀具与工件间的相对运动

2.切削运动

（1）主运动：由机床提供的刀具和工件之间主要的相对运动，是进行切削最基本、最主要的运动。通常它的速度最高，消耗机床的动力最多。一般机床的主运动只有一个，主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。例如，车削时的主运动是工件的旋转运动，铣削和钻削时的主运动是刀具的旋转运动。

（2）进给运动：由机床提供的刀具和工件之间附加的相对运动，配合主运动，使切削工作能连续进行或反复进行。进给运动可以是连续的，也可以是间歇的。通常它的速度较低，消耗机床的动力较少，可由一个或多个运动组成。根据刀具相对于工件被加工表面运动方向的不同，进给运动可分为纵向进给运动、横向进给运动、圆周进给运动、径向进给运动和切向进给运动等。

3.切削用量

切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。它是调整机床、计算切削力、计算切削功率、计算时间定额及核算工序成本等必需的参量。

（1）切削速度vc：刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的线速度。当主运动为旋转运动时，切削速度（单位为m/min）为

式中：d——完成主运动的工件或刀具的最大直径（单位为mm）；

n——主运动速度（单位为r/min）

（2）进给量f：当主运动旋转1周时，刀具或工件沿进给方向上的位移量。进给量f的大小反映着进给速度vf（单位为mm/min）的大小，二者之间的关系为

vf=fn

（3）背吃刀量ap：车削时是指工件上待加工表面与已加工表面间的垂直距离。(www.xing528.com)

式中：dw——工件待加工表面的直径（单位为mm）；

dm——工件已加工表面的直径（单位为mm）。

（4）合成速度ve：在主运动和进给运动同时进行的情况下，刀具切削刃上任一点的实际切削速度。

ve=vc+υf

4.切削层和切削层参数

切削层是在切削过程中，主运动在一个切削循环内，刀具从工件上所切除的工件材料层。切削层的金属被刀具切削后直接转变为切屑。以车削加工为例，如图2-5所示，当λs=0、=0时，工件转一周，车刀沿工件轴向移动一个进给量f（单位为mm/r）。这时，车刀切削刃从加工位置Ⅱ移至相邻位置Ⅰ，Ⅰ、Ⅱ之间由车刀切削刃切下的一层金属层称为切削层。通过刀具切削刃上的选定点并垂直于该点主运动方向的平面称为切削层尺寸平面（即基面）。在切削层尺寸平面内度量的切削层的尺寸称为切削层参数。

图2-5　切削层参数

（1）切削层公称厚度hD（简称切削厚度）：通过刀具切削刃上的选定点，在切削层尺寸平面内测量的垂直于切削平面的切削层尺寸（单位为mm）。

hD=fsinκr

由此可见，f或κr增大，则hD变大；当κr=90°时，hD=f。

（2）切削层公称宽度bD（简称切削宽度）：通过刀具切削刃上的选定点，在切削层尺寸平面内测量的平行于切削平面的切削层尺寸（单位为mm）。

由此可见，ap减小或κr增大，则bD变小；当κr=90°时，bD=ap。

（3）切削层公称截面面积AD（简称切削面积）：通过刀具切削刃上的选定点，在切削层尺寸平面内测量的切削层的横截面面积（单位为mm2）。

由此可见，当κr=90°时，切削层为一矩形截面。

切削层参数是研究切削过程的重要参数，切削过程中的各种物理现象也主要发生在切削层内。掌握切削层的基本概念和物理实质，对切削过程的研究具有重要意义。