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第一章金属切削加工的根本学问教学方法导入课：金属切削加工，通常又称为机械加工，是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。
切削加工的根本形式有：车、铣、刨、磨、钻等，包括钳工加工〔錾、锉、锯、刮削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等〕一般状况下，通过铸造、锻造、焊接及轧制的型材毛坯精度低和外表粗糙度大，必需进展切削加工才能成为零件。
本章主要介绍金属切削加工中的根本规律和现象。
讲授课：第一节金属切削加工的根本概念一、切削运动和切削要素1、切削运动切削运动是为了形成工件所必需的刀具和工件之间的相对运动。
切削运动按其作用不同，分为主运动和进给运动。
（1）主运动是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动；一般切削运动中，主运动只有一个。
各种机械加工的主运动：车削：工件的旋转铣削：铣刀的旋转刨削：刨刀〔牛头刨〕或工件〔龙门刨〕的往复直线运动钻削：刀具〔钻床上〕或工件〔车床上〕的旋转。
（2）进给运动是使的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个外表的运动；进给运动可以是一个或多个。
各种机械加工的进给运动：车削：刀具的移动铣削：工件的移动钻孔：钻头沿轴向移动内外圆磨削：工件旋转和移动切削加工过程中，为实现机械化和自动化，提高效率，除切削运动外，还需要关心运动。
如切入运动，空程运动，分度转位运动、送夹料运动及机床掌握运动等。
切削过程中形成三个外表：待加工外表、加工外表、已加工外表2、切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。
（1）切削用量三要素1）切削速度v是主运动的线速度〔m/s 或m/min 〕a = d w旋转主运动：2） 进给速度 v f 或进给量 fv f ：单位时间内刀具对工件沿进给方向的相对位移〔 mm/s或 mm/min 〕进给量 f ：工件或刀具每转一周，刀具对工件沿进给方向的相对位移。
〔mm/r 〕切削时间 t = L/v f = L/nf3〕背吃刀量 a p 〔切削深度〕工件已加工外表和待加工外表的垂直距离〔mm 〕 教学方法 外圆车削： - d p 2钻孔： a = d mp 2合成切削运动 ：v e = v +v f 〔向量的关系〕（2） 切削层横截面要素切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工外表之间的金属层，切削层的轴向剖面称为切削层横截面。
金切基础：金属切削运动和切削要素
金属切削加工虽有多种不同的形式，但是，它们在很多方面如切削运动、切削工具以及切削过程的物理实质等，都有着共同的现象和规律。
第一节切削运动及切削要素
一、零件表面的形成及切削运动
机器零件的形状主要由下列几种表面组成：
（1）外圆面
（2）内圆面（孔）：外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动所形成的表面。
（3）平面:平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动所形成的表面。
（4）成形面:成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动所形成的表面。
1．主运动
主运动使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具前刀面接近工件而实现切削。
它速度最高，消耗功率最大。
2．进给运动
进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动，与主运动配合，即可连续地切除切削，获得具有所需几何特性的已加工表面。
各种切削加工方法（车削、钻削、刨削、铣削、磨削和齿轮加工等）都是为了加工某种表面而发展起来的，因此，也都有其特定的切削运动。
切削运动有旋转的，也有直行的；有连续的，也有间歇的。
切削时,实际的切削运动是一个合成运动其方向由合成切削速度角η确定的。
二、切削用量
切削用量用来衡量切削运动量的大小。
在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。
1．切削速度vc
切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。
单位为m/s或m/min.
若主运动为旋转运动，切削速度一般为其最大的线速度。
可按下式计算：
vc=πdn/1000 m/s或m/min
式中：d—工件或刀具的直径，mm；
n—工件或刀具的转速，r/s或r/min。
若主运动为往复直线运动（如刨削、插削等），则常以其平均速度为切削速度，即
vc=2Lnr/1000 m/s或m/min
式中L —往复行程长度（mm）
nr —主运动每秒或每分钟的往复次数，st/s或str/min
2.进给量
刀具在进给运动方向上相对工件的位移量称为进给量。
用单齿刀具（如车刀、刨刀等）加工时，进给量常用刀具或工件每转或每行程，刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度量，称为每转进给量或每行程进给量，以f表示，单位为mm/r或mm/st （图1-3）。
用多齿刀具（如铣刀、钻头等）加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度，以vf表示，单位为mm/s或mm/min。
刀具每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移量称每齿进给量，以fz表示，单位为mm/z。
每齿进给量、进给量和进给速度之间有如下关系：
vf=fn=fzzn mm/s或mm/min
式中n —刀具或工件转速，r/s或r/min
z —刀具的齿数。
3.背吃刀量ap
在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量,单位mm。
车削时，可用下式计算：
dp=（dw-dm）/2 mm
式中dw —工件待加工表面直径（mm ）；
dm —工件已加工表面直径（mm ）。
三、切削层参数
切削层是指切削过程中，由刀具切削部分的一个单一动作（如车削时工件转一周，车刀主切削刃移动一段距离）所切除的工件材料层。
切削层决定了切屑的尺寸及刀具切削部分的载荷。
切削层的尺寸和形状，通常是在切削层尺寸平面中测量的。
1．切削层公称横截面积AD
在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为mm2。
2．切削层公称宽度bD
在给定瞬间，作用主切削刃截形上两个极限点间的距离，单位为mm2。
3．切削层公称厚度hD
在同一瞬间的切削层公称横截面积与其公称宽度之比，单位为mm。
由定义知：AD= bDhD mm
因AD不包括残留面积，而且在各种加工方法中AD与进给量和背吃刀量的关系不同，所以AD不等于f和ap的积。
只有在车削加工中，当残留面积很小时才能近似地认为它们相等，即
AD≈fap mm2
切削用量的选择
切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。
它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。
车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。
其计算公式：v=πdn/1000(m/min)
式中：d——工件待加工表面的直径（mm）
n——车床主轴每分钟的转速（r/min）
工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以ap(mm)表示。
为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。
粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。
粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。
使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度ap=0.8～1.5mm，进给量f=0.2～0.3mm/r，切削速度v取30～50m/min(切钢)。
粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。
若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。
粗车应留有0.5～1mm作为精车余量。
粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.5～6.3μm。
精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。
一般精车的精度为IT8～IT7，表面粗糙度值Ra=3.2～0.8μm,所以精车是以提高工件的加工质量为主。
切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1～0.3mm和较小的进给量f=0.05～0.2mm /r，切削速度可取大些。
精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。
减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。
（1）合理选用切削用量。
选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。
（2）适当减小副偏角Kr′,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。
（3）适当加大前角γ0，将刀刃磨得更为锋利。
（4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.2～0.1μm,可有效减小工件表面的Ra值。
（5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。
低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。
