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金属切削加工基础知识
1 机械制造过程概述 机械制造过程
机器是由零件、组件、部件等组成的，一台机器的制造过程包含了从零件、部件加工到整机装配的全过程，这一过程可以用图4-1所示的系统图来表示。
图7-1 机械制造过程的构成
首先，从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件，它们都是由毛坯经过相应的机械加工工艺过程变为合格零件的，在这一过程中要根据零件的设计信息制订每一个零件的适当加工方法，加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。
其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件，部件是由若干组件、套件和零件在一个基准零件上装配而成的，部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能，这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的，部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。
最后，在一个基准零部件上把各个部件、零件装配成一个完整的机器，我们把零件和部件装配成最终机械产品的过程称为总装过程，总装过程是依据总装工艺文件进行的，在产品总装后，还要经过检测、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品，如一辆汽车就是经过这样的机械制造过程而生产出来的。
1.2机械加工工艺系统
从机械制造的整个过程来看，机器的最基本组成单元为零件，也就是首先要制造出合格的零件，然后组装成部件，再由零、部件装配成机器，因此，制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的，而机械加工中绝大部分材料是金属材料，故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。
零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合，而零件的表面是通过各种切削加工方法得到的，其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料，获得在形状、尺寸和表面质量都符合要求的这种加工方法称为金属切削加工。
金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动和承受很大的切削力，通常需在金属切削机床上进行加工，零件和刀具需通过机床夹具和刀架与机床进行可靠的联接，带动它们做相对的运动，实现切削加工，这种由金属切削机床、刀具、夹具和工件构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统（如图7-2所示），其中金属切削机床是加工机械零件的工作机械，起支承和提供动力作用；刀具起直接对零件进行切削加工作用；机床夹具用来对零件定位和夹紧，使之有正确的加工位置。本章就围绕机械加工工艺系统四个组成部分进行分析，阐述机械零件加工的整个过程。
图7-2 机械加工工艺系统的构成
2.1切削运动与切削用量
2.1.1切削运动
金属切削加工时，工件是机械加工过程中被加工对象的总称，任何一个工件都是经过由毛坯加工到成品的过程，在这个过程中，要使刀具对工件进行切削加工形成各种表面，必须使刀具与工件间产生相对运动，这种在金属切削加工中必须的相对运动称为切削运动。以车床加工外圆柱面为例，图4-3表示出了车削运动、切削层及工件上形成的表面。
图7-3 车削运动、切削层及工件上形成的表面
切削运动可分为主运动和进给运动两种。 1. 主运动
主运动是切除工件上多余金属层，形成工件新表面所必需的运动，它是切削加工中最基本、最主要的运动，通常它的速度最高、消耗的机床功率最多，如车削加工、镗削加工时是工件的回转运动，铣削加工和钻削加工是刀具的回转运动，刨削加工是刨刀的直线运动。
2. 进给运动
进给运动是把被切削金属层间断或连续投入切削的一种运动，与主运动相配合即可不断地切除金属层
，获得所需的表面。进给运动的特点是速度小，消耗功率少，可由一个或多个运动组
成。图7-3所示外圆车削中沿工件轴向的纵向进给运动是连续的，沿工件径向的横向进给运动，它是间断的。
3. 切削层
切削层是指切削时刀具切削工件一个单行程所切除的工件材料层。图7-3所示，工件旋转一周回到原来的平面时，由于刀具纵向进给运动是连续的，刀具从位置Ⅰ移动到了位置Ⅱ，在两个位置间形成的工件材料层（图中ABCD区域）就是切削层。
4、切削过程中工件上形成的表面
工件在切削过程中形成了三个表面：其中待加工表面是指工件上即将被切削掉的表面即图中外圆表面1；过渡表面是工件上切削刃正在切削的表面，如图中表面2；已加工表面是指工件上经切削加工后形成的表面，如图中外圆表面3。
2.1.2切削用量
刀具与工件之间有了相对运动才可以进行切削加工，用来衡量切削运动大小的参数称为切削用量，切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）称为切削用量的三要素。只有合理地确定切削用量才能顺利地进行切削。
1．切削速度