17.1.1 零件表面的形成
机器零件的形状虽然多种多样，但加以分析，都是由外圆面、内圆面（孔）、平面和曲面等组成。外圆面和内圆面是以一直线作母线，作旋转运动所形成的表面；平面是以一条直线为母线，作直线平移运动所形成的表面；曲面是以一曲线作为母线，作旋转或平移运动所形成的表面。形成这些表面所需的母线及其运动，均由机床上的工件和刀具作相对运动来实现的，图17－1所示是刀具和工件作不同的相对运动来完成各种表面的加工方法。
图17－1 各种表面加工时的切削运动
17.1.2 切削运动
金属切削加工，是利用金属切削刀具，从工件表面上切除多余的金属层，以获得所要求的尺寸、形状和表面质量的一种加工技术。以外圆车削为例，如图17－2所示，要切除工件表面多余金属层，刀具与工件间必须有相对运动，即工件作回转运动，刀具作直线运动。依其作用的不同，可把切削运动分为主运动与进给运动。
图17－2 车削运动和加工表面
1.主运动
切削时最主要的运动称为主运动。一般来说，这个运动的速度最高，消耗功率最大。车削加工时，主运动是工件的回转运动。主运动的速度即为切削速度，记作vc，单位是m／min。即
式中：n——主轴转速r／min；
d——工件最大外圆直径，mm，如果是钻削或铣削，则d为刀具最大直径，mm。
2.进给运动
使新的金属层不断投入切削，以便切除工件表面上全部余量的运动称进给运动。进给运动加上主运动，即可不断地或连续地切除金属，形成切屑，获得所需的已加工表面。一般情况下，此运动的速度较低，消耗功率较小。用进给速度vf（mm／min）表示，或进给量f（mm／r）表示。
车削时的进给速度为
vf=nf （17－2）
式中：f——进给量，mm／r。
17.1.3 工件表面
在切削过程中，工件上有三个不断变化着的表面，如图17－2所示。
（1）待加工表面——工件有待被切除的表面。
（2）过渡表面——工件正在被切削的那部分表面，它在下一切削行程，刀具或工件的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除。
（3）已加工表面——工件经刀具切削后形成的新表面。
17.1.4 切削层与切削用量
1.切削层参数
切削层是指工件上正在被切削刃切削的一层金属。即两个相邻过渡表面之间的那层材料。如图17－3所示，外圆车削时，工件转一转，车刀从位置Ⅰ移动到位置Ⅱ，前进了一个进给量f，所切下来的金属层（阴影部分）即为切削层。其截面尺寸的大小即为切削层参数，它决定了刀具所承受负荷的大小及切削尺寸，还影响切削力、刀具磨损、表面质量和生产效率。切削层参数通常在基面（过切削刃上选定点，垂直于主运动方向的平面）内测量。
图17－3 外圆纵车时切削层参数
（1）切削层公称厚度h D。切削层公称厚度是在基面内垂直于过渡表面测量的切削层的尺寸，单位为mm。其计算公式为
可见，h D随f、kr的增大而增大。当切削刃为直线时，切削刃上各点处的h D相等，如图17－3（a）所示；切削尺寸为曲线时，切削刃上各点的h D是变化的，如图17－3（b）所示。
h D=fsinkr （17－3）
（2）切削层公称宽度b D。切削层公称宽度是在基面内沿过渡表面测量的切削层尺寸，单位为mm。其计算公式为
可见，ap越大，b D越宽。
（3）切削层公称横截面面积AD。AD是在基面内，切削层截面的面积，单位为mm2。其计算公式为
AD=h Db D=fap （17－5）
2.切削用量
切削用量是用于表示主运动、进给运动和切入量参数。它包括切削速度vc、进给量f和背吃刀量ap，合称为切削用量三要素。背吃刀量是指在通过切削刃基点并垂直于工作平面（垂直于进给方向）的方向上测量的切削层的参数，以ap表示，单位为mm。如图17－4所示。
图17－4 切削用量
就车外圆工序而言，其计算公式为
式中：dw——待加工表面直径，mm；
dm——已加工表面直径，mm。
3.材料切除率
材料切除率是指单位时间内刀具所切除的工件材料的体积，用符号Qz表示，单位为mm3／s。是衡量切削效率高低的一个指标。计算公式为
Qz=1 000vcapf （17－7）
由上式可知，提高vc、ap和f中的任何一个参数，均可提高切削效率。
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