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金属切削加工的基本知识 本章要点 本章介绍机械加工中的金属切削基本理论、基本知识及其应用，主要内容如下： 1）金属切削加工的基本知识和术语。如切削运动、切削用量、切削层等。 2）金属切削刀具切削部分的几何角度。它包括刀具组成、正交平面静止参考系、刀具工作角度等内容。 3）金属切削刀具的材料。它包括常用刀具材料的性能、常用高速钢和硬质合金刀具材料的的实际应用等内容。 4)金属切削过程的基本规律及切削过程的控制 包括切削变形、切削力、切削热、刀具磨损等物理现象的成因，切削过程中各物理现象的控制。 5)金属切削条件的合理选择。如切削过程中刀具几何参数的合理选择、切削用量的合理选择、切削液的合理选择等内容。 学习目的：了解和掌握金属切削加工中的基本理论和基本知识，达到能合理选择各种金属切削加工参数以及能对金属切削过程进行控制的要求。 §1.1 切削运动与切削要素 §1.1.1切削运动 金属切削加工就是用金属切削刀具切除工件上多余的金属材料，使其形状、尺寸精度及表面质量达到预定要求的一种机械加工方法。在金属切削加工过程中，为切除多余的金属，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动被称为切削运动。按照切削运动在切削加工中的所起的作用不同，可把其分为主运动和进给运动两种。 1．主运动 主运动是由机床提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件并切除切削层。主运动的特点是切削加工中速度最高，消耗功率最大的运动。通常主运动只有一个，它可由工件完成，也可由刀具完成。图1-1所示的车削时工件的旋转运动、钻削和铣削时刀具的旋转运动、磨削时砂轮的旋转运动、刨削时工件或刀具的往复运动等都是主运动。 ２．进给运动 由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切除多余金属，并得出具有所需几何特性的已加工表面。进给运动的特点是切削加工中速度较低，消耗功率较小。进给运动可以是连续的运动，也可以是间断运动。 切削运动可由刀具或刀具与工件同时完成。当主运动和进给运动同时进行时,可合成为合成切削运动。合成切削运动速度等于主运动速度与进给运动速度的矢量和。即 (1-1) 图1-1 几种常见加工方法的切削运动 §1.1.2切削时产生的表面 在切削过程中，工件上的多余金属层不断地被刀具切除而转变为切屑，同时工件上形成三个不断变化的表面。 1)待加工表面 工件上有待切除的表面称为待加工表面。 2)已加工表面 工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面。 3)过渡表面 工件上由切削刃形成的那部分表面，它在切削过程中不断变化，但总是处于待加工表面与已加工表面之间。 §1.1.3切削要素 1．切削用量 切削用量是表示主运动及进给运动参数的数量，是切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。它是调整机床，计算切削力、切削功率和工时定额的重要参数。 （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，单位为m/s。当主运动为旋转运动时，其计算公式为 (1-2) 式中 －―切削刃上选定点所对应的工件或刀具的直径,单位为mm； ――主运动的转速，单位为r/s。 显然，当转速一定时，选定点不同，切削速度不同。实际生产中考虑刀具的磨损和切削功率等原因，确定切削速度时一律以刀具或工件进入切削状态的最大直径作为计算依据。 （2）进给量 刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，可用刀具或工件每转（主运动为旋转运动时）或每行程（主运动为直线运动时）的位移量来表达和测量，单位为mm/r或mm/行程。 切削刃上选定点相对工件的进给运动的瞬时速度称为进给速度,单位为mm/s。它与进给量之间的关系为 (1-3) （3）背吃刀量（切削深度） 是在与主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的已加工表面与待加工表面之间的距离，单位为mm。 图1-2 切削用量三要素 2．切削层参数 在切削过程中，刀具的切削刃在一次进给中从工件待加工表面上切除的金属层，称为切削层。为简化计算，切削层参数是在与主运动方向相垂直的平面内度量的切削层截面尺寸。如图1-3所示。切削层的参数有以下三个： （1）切削层公称横截面积 是指给定瞬间切削层在与主运动方向相垂直的平面内度量的实际横截面积。实际上，由于刀具副偏角的存在，经切削加工后的已加工表面上常留下有规则的刀纹，这些刀纹在切削层尺寸平面里的横截面积ABE称为残留面积，残留面积的高度直接影响已加工表面的表面粗糙度值。 图1-3 切削层参数 （2）切削层公称宽度 是指沿切