第三节　切削运动及切削方式

1.切削运动

切削运动是为了形成工件（内、外）表面所必需的、刀具与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　主运动是指切除多余金属所需要的刀具与工件之间最主要、最基本的相对运动，它提供切削加工的主要能量（动能）。切削过程中，必须有且只有一个主运动，主运动可以是刀具或工件的直线运动［图1.8（c）中刨刀的直线运动v_c］，也可以是旋转运动［图1.8（a）中工件的回转运动；图1.8（b）中端铣刀的回转运动；图1.8（d）中麻花钻的回转运动；图1.8（e）中扩孔刀的回转运动；图1.8（f）中铰刀的回转运动］。

主运动的特点是速度高、消耗功率大，即主轴通常只有一个，是切削加工必不可少的运动，是传统机械加工的显著特征。

刀具切削刃上选取点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，用矢量v_c表示。

（2）进给运动　进给运动是指使新的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个工件表面的运动，也称为第二运动。进给运动可以是连续运动［图1.8（a）、（b）、（d）～（f）中的进给运动f］，也可以是间断运动［图1.8（c）］；可以是直线运动，也可以是旋转运动。进给运动速度低，消耗功率小，可以是一个或者多个，切削过程中有时可能不需要单独的进给运动，如拉刀的拉削加工，拉刀的进给是靠齿升量来完成。

切削刃上选取点相对于工件的进给运动的瞬时速度称为进给速度，用矢量v_f表示。

无论是主运动还是进给运动，其基本运动形式均是连续的或间歇的直线运动或回转运动，由两者通过不同形式的组合，则可构成多种符合需要的切削运动。

主运动和进给运动可由刀具和工件分别完成（如车削和刨削），也可由刀具单独完成（如钻孔），但很少由工件单独完成。

主运动和进给运动可以同时进行（如车削、钻削），也可以交替（间隙性）进行（如刨平面、插键槽）。

（3）合成切削运动　在主运动和进给运动同时进行的切削加工中，主运动和进给运动的合成运动称为合成切削运动。合成切削运动速度v_e=v_c+v_f。

v_c和v_f所在的平面称为工作平面，以P_fe表示。在工作平面内，同一瞬时主运动方向与合成切削运动方向之间的夹角称为合成切削速度角，以η表示，见图1.9。

（4）辅助运动　为了完成工艺系统的工作循环并提高自动化水平，降低劳动强度和提高生产率，工艺系统除了切削运动外，还需一些辅助运动，尽管它不直接参与工件材料切除，但却是完成零件表面加工全过程必不可少的运动。

例如，控制切削刃切入深度的吃刀运动或空程运动，重复走刀前的退刀运动或越程运动，刨刀、插齿刀等回程时的让刀运动。此外还可能有夹具或工作台的分度转位运动、换刀运动、工件上下料运动以及变速、换向、启停等操控运动。

2.切削方式

（1）自由切削和非自由切削

①自由切削。只有一个切削刃参加切削的情况称为自由切削。宽刃刨刀刨削工件的情况就属于自由切削［图1.10（a）］。自由切削时，切削刃上各点的切屑流向大致相同，切屑变形简单。

②非自由切削。由非直线切削刃或多条直线切削刃同时参加切削的情况称为非自由切削。车外圆、铣键槽等属于非自由切削。非自由切削时，切削刃上各点切屑流向互相干扰，切屑变形复杂。

（2）直角切削和斜角切削

①正交（直角）切削。是指主切削刃与切削速度方向垂直的切削，这时主切削刃包含在基面内（刃倾角0°），切屑流向与切削刃的法线方向相同，见图1.10（a）。

②斜角切削。是指主切削刃与切削速度方向不垂直的切削，这时主切削刃不包含在基面内（刃倾角0°），切屑流向偏离切削刃的法线方向，见图1.10（b）。

生产中的切削方式大都属于斜角切削，因为各种切削性质的刀具，绝大部分是采用刃倾角，如有刃倾角的外圆车刀、刨刀、镗刀、带螺旋角的圆柱平面铣刀、麻花钻、有螺旋槽的丝锥和铰刀等均属于这种形式。