第一章金属切削基础各种机械产品的用途和零件结构的差别虽然很大，但它们的制造工艺却有共同之处，即都是构成零件的各种表面的成形过程。机械
零件表面的切削加工成形过程是通过刀具与被加工零件的相对运动完成的。这一过程要在由金属切削机床、刀具、夹具、工件构成的机械加工工艺系
统中完成。机床是加工机械零件的工作机械，刀具直接对零件进行切削，夹具用来固定加工对象即工件，使之占有正确位置。本章从对构成零件的表
面及其成形方法的理论分析入手，介绍机械加工工艺系统的构成及特性。§3-2零件表面的成形和机械加工运动一、零件
表面的成形任何一个机器零件的形状都是由它的功用来确定的。实现同样的功用，可以有多种多样的工件表面形状。在实际生产中常选用那些加工
最方便、最经济、最准确和最迅速的工件表面形状。这往往是形状比较简单的表面，例如平面、圆柱面、圆锥面、球面、螺旋面等。任何一个表面
都可以看作是一条曲线沿另一条曲线运动的轨迹。这两条曲线(包括直线，它是曲线的特例)叫作该表面的发生线，而前一条发生线，称为母线，后
一条发生线，称为导线。例如，为了形成平面须使直线形母线1沿着直线形导线2移动，如图a)所示。在形成表面的过程中，有些表面的两
条发生线的形状都保持固定不变，如圆柱面；有些表面只有一条发生线的形状保持不变，如当母线为圆，导线为直线形成圆锥面；而另外一些表面则
两条发生线的形状都要发生变化，如螺旋桨的表面。第一类表面的加工方法可以有很多种，第二类表面的加工方法种数就受到了限制，第三类表面
的加工方法一般说来只有一种。有些表面的两条发生线是可以互换的，例如圆柱面亦可以由圆母线沿着直线导线移动而成；有些表面的两条发生线
则不可互换的，如圆锥面。前者叫可逆表面，后者叫不可逆表面。很明显可逆表面的加工方法要比不可逆表面的多。要研究表面的形成方法
，必须先研究表面发生线的形成方法。工件表面发生线的形成过程，与所用刀具的刀刃形状有关。同样一条发生线在采用不同刀刃形状的情况下就
有不同的形成方法。切削加工过程中可能的刀刃形状有下列三种：1)刀刃是一个点(实际上是很短的一段线)，在切削加工时，刀刃2作轨
迹运动3，切削点的轨迹形成发生线。例如外圆车刀、刨刀等。2)刀刃是一段曲线，其轮廓与工件发生线相吻合。在切削加工时，刀刃2
与被形成的表面作线接触，刀具无需任何运动即可得到所需要的发生线。例如螺纹车刀、模数铣刀等。3)刀刃是一段曲线，其轮廓与工
件发生线不相吻合。在切削加工时．刀刃2与被形成表面相切，工件发生线1是刀刃形状2的运动轨迹的包络线。因此，刀具与工件需要有共同的范
成运动。例如插齿刀、齿轮滚刀等。在切削加工中，发生线的形成方法有下列四种：1)轨迹法(描迹法)刀刃1为一个点，发
生线2是由刀刃1作轨迹运动3而形成，这时刀具5和工件4之间需要有一个相对运动。2)成型法(仿型法)刀刃为一线段1，
它与工件发生线2相吻合。因此发生线2由刀刃1实现，这时刀具5和工件4之间不需要有相对运动。3)展成法(范成法)刀刃
为一线段，它与工件发生线2不相吻合，发生线2是由刀刃1在刀具5与工件4作对滚运动(又称范成运动)时所形成的一系列轨迹线的包络线。这
时刀具与工件之间只需要一个相对运动，称为范成运动(AB)，由刀具运动A和工件转动B复合而成。4)相切法(旋切法)刀
刃为一个点1，发生线2是旋转着的刀刃的运动轨迹的切线。切削时刀具5的旋转中心按一定规律作轨迹运动3，刀刃1运动轨迹为一系列圆，它们
的切线形成了发生线2。这时刀具和工件之间要有二个相对运动，一个是刀刃的转动，另一个是刀刃相对于工件的移动。二、机械加工运动
按机床上运动的功用来看，可分为成形运动和非成形运动两大类。1．表面成形运动从几何的角度来分析，为保证得到工件表面的形状所需的
运动，称为成形运动。它是机床上的刀具和工件为了形成表面发生线而作的相时运动，简称成形运动，是机床上最基本的运动。为了在机床上加工出
所需的零件表面，机床必须具备成形运动。根据工件表面形状和成形方法的不同，成形运动有以下类型：(1)简单成形运动
是独立的成形运动，都是最基本的成形运动。如果成形运动仅仅是执行件的旋转运动或直线运动，则称为简单的成形运动。以车削回转体表面为例
，工件回转n和刀具直线移动f是速度各自独立的运动,即为两个简单的表面成形运动。(2)复合成形运动是由两个或两个以上简单
运动按照一定的运动关系合成的成形运动。车削螺纹时，为了保证被加工导程T，工件转一周时刀具必须移动T，工件转动n1和刀具移动n2
组成一个复合的成形运动(n1n2)。又如当车削圆锥面时，刀具纵、横向移动f2和f3必须保持一定的速度比，称为
复合的成形运动(f2f3)，f2和f3称为单元运动。虽然复合成形运动是由两个或两个以上单元运动组合而成的，但在形成表面的过程中
，它们是相互依存的，在它们之间应保持准确的速比关系，其中任一个运动都不是独立的运动，一个复合运动是一个独立的运动。成形
运动是为了形成工件表面发生线的运动。相同的表面可以有不同的成形方法和不同的成形运动。例如在车削回转曲面时，用成形法加工，只需工件回
转运动；用轨迹法加工，则需要两个独立的成形运动。从保证金属切削过程的实现和连续进行的角度看，成形运动可分为主运动和进给运动两种：
(1)主运动是进行切削的最基本、最主要的运动，也称为切削运动，通常它的速度最高，消耗机床动力最多。主运动是必不可少的成
形运动，一般机床的主运动只有一个。主运动可由工件或刀具来实现。例如车床主轴带着工件的转动和钻床主轴带动钻头的转动、刨削时刨刀的直
线运动等就是主运动。主运动可以是旋转运动，也可是直线往复运动。(2)进给运动进给运动与主运动配合，使切削工作能够连续
地进行。通常它消耗动力较少，可由一个或多个运动组成。当表面成形运动仅有一个运动时，则只有主运动而无进给运动，如拉床等。当表面成形
运动有两个或两个以上时，其中一个为主运动，其余为进给运动。根据刀具相对于工件被加工表面运动方向的不同，进给运动分为纵向进给、横向
进给、圆周进给、径向进给和切向进给运动等。此外，进给运动也可以分为轴向(钻床)、垂直和水平(铣床)方向进给运动。进给运动可以是连续
的(车削)，也可以是周期间断的(刨削)。2．辅助运动（非成形运动）在机床上除了上述表面成形运动——主运动和进给运动外，为完成
机床工作循环，还需一些其他的辅助运动，即与形成发生线无关的一些非成形运动。(1)空行程运动刀架、工作台的快速接近和退
出工件等，可节省辅助时间。(2)切入运动为保证被加工面获得所需尺寸，刀具相对于工件表面的深入运动。(3)分度运动使工件或刀
具回转到所需要的角度，多用于加工若干个完全相同的沿圆周均匀分布的表面，也有在直线分度机上刻直尺时，工件相对刀具的直线分度运动。(
4)操纵及控制运动包括变速、换向、启停及工件的装夹等。（5)校正运动在精密机床上为了消除传动误差的运动，称为校正运动，如精
密螺纹车床或螺纹磨床等中的螺距校正运动。§1-1切削用量和切削层参数1．切削过程中工件上的表面刀具和工件相对
运动过程中，在主运动和进给运动作用下，工件表面的一层金属不断被刀具切下转变为切屑，从而加工出所需要的工件新表面。因此，被加工的工件
上有三个依次变化着的表面：待加工表面、已加工表面、过渡表面。2．切削用量在切削加工过程中，针对不同的工件材料、工
件结构、加工精度、刀具材料和其他技术经济要求，所需的成形运动的量值也不相同。根据加工要求选定适宜的成形运动量值，就是切削要素的选择
。主运动速度、进给运动速度或进给量，还有切入运动的切入量等切削要素称为切削用量。(1)切削速度vc切削速度是主运动的
线速度。主运动为回转运动时，运动着的回转体(刀或工件)上某一点的瞬时线速度为切削速度，单位是m／min，其计算公式如下：
式中：d——作主运动的回转体上某一点的回转直径mm；
n——作主运动的回转体的转速，r／min或r／s。当转速值n一定时，选定点不同，其切削速度也不同，计算时取最大切
削速度。如车外圆时，计算待加工表面速度，钻削时计算钻头外径处的速度。当主运动为直线运动时，切削速度是刀具相对于工件的直线运动速度。
(2)进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz刀具上选定点相对于工件的进给运动时的瞬时速度，称为进给速度(单位：m
m/min或mm／s)。进给量是工件或刀具每回转一周时，二者沿进给方向的相对位移量(单位：mm/r)。当主运动是直线往复运动时，
进给量是每一往复行程沿进给方向的相对位移量(单位：mm/行程)。每齿进给量：对于铣刀、拉刀等多齿刀具，在每转或每行程中，每个刀齿
相对于工件在进给方向上的位移量，称为每齿进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量(单位：mm／z)。各进给量有如下关
系：vf＝nf＝nfzz(3)背吃刀量ap背吃刀量是在与主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的工件上已加工表面和待
加工表面间的距离，单位为mm。主运动是回转运动时：主运动是直线运动时：式中：dw——工件待加工表面直径dm——工件已加工表面直径Hw——工件待加工表面厚度Hm——工件已加工表面厚度对于钻孔加工：作业：3-2，1-11-发生线；2-刀刃；3-轨迹运动1-刀刃；2-发生线；3-轨迹运动；4-工件；5-刀具1-导线；2-母线1-刀刃；2-发生线；3-轨迹运动；4-工件；5-刀具 |
|
