第4章 切削力

《第4章 切削力》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第四章切削力切削時作用在刀具上的力，由下列兩個方面組成：①變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力②切屑、工件與刀具間的摩擦力。直角自由切削切削力的合力及其分力作用在前刀面的彈、塑性變形抗力Fny作用在前刀面的摩擦力Ffy合力Fr作用在后刀面的彈、塑性變形抗力Fna作用在后刀面的摩擦力Ffa第一節(jié)切削力的來源、切削合力及其分解、切削功率一、切削力的來源非自由切削合力及其分力為了便于分析切削力的作用和測量、計算切削力的大小,通常將合力Fr在按主運(yùn)動速度方向、切深方向、進(jìn)給方向作的空間直角坐標(biāo)軸z、y、x上分解成三個分力，它們是：主切削力Fz——切向力主運(yùn)動切削速度方向的分力切深抗

2、力Fy——徑向力切深方向的分力進(jìn)給抗力Fx——軸向力進(jìn)給方向的分力二、切削合力及其分解κrFcFFpFf·pFfFf·pFf·pfv切削力的分解F切削合力Fc主切削力Fp吃刀抗力Ff進(jìn)給抗力切削力的分解（c）非自由切削由圖可知，合力與各分力間關(guān)系為：其中，F(xiàn)y＝Fx.ycoskr；Fx=Fx.ysinkr式中Fxy－合力Fr在基面上的分力。切削力的分解切削功率Pm是指車削時在切削區(qū)域內(nèi)消耗的功率，通常計算的是主運(yùn)動所消耗的功率。式中Fz－主切削力（N）;vc－主運(yùn)動切削速度。機(jī)床電動機(jī)所需功率PE應(yīng)為：PE≧Pm/ηkW式中η——機(jī)床傳動效率三、切削功率測定機(jī)床功率及計算切削力

3、Pm=PEηm用測力儀（機(jī)械、液壓和電氣測力儀）測量切削力多采用電阻應(yīng)變片式測力儀，壓電式測力儀采用單片機(jī)微機(jī)進(jìn)行切削力數(shù)據(jù)采集和處理第二節(jié)切削力的測量及切削力的計算機(jī)輔助測試電阻應(yīng)變片測力儀測量切削力壓電晶體測力儀測量切削力一、切削力指數(shù)公式式中:Fz、Fy、Fx:分別為主切削力、切深抗力、進(jìn)給抗力；CFz,CFy,CFx:決定于被加工材料和切削條件的有關(guān)系數(shù)；xFz、yFz、nFz、xFy、yFy、nFy、xFx、yFx、nFx:分別為三個分力公式中，背吃刀量ap、進(jìn)給量f和切削速度vc的指數(shù)；KFz,KFy,KFx:考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)

4、。第三節(jié)切削力的指數(shù)公式和切削力的預(yù)報及估算二、單位切削力切除單位切削層面積的主切削力通過實(shí)驗(yàn)求得p后，則可通過上式求得主切削力Fz。式中:Zw——單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3·s-1）。整理后得三、單位切削功率單位時間內(nèi)切除單位體積的金屬所消耗的功率稱為單位切削功率Ps。通過實(shí)驗(yàn)求得p后，反過來可以求得Pm，然后再計算Fz。四、機(jī)床電機(jī)功率在設(shè)計機(jī)床選擇電機(jī)功率PE時，應(yīng)按下式計算式中ηm——機(jī)床傳動效率，通常η=0.75～0.85第四節(jié)影響切削力的因素切削力來源于工件材料的彈塑性變形及刀具與切屑、工件表面的摩擦，因此凡是影響切削過程中材料的變形及摩擦的因素都影響切削力。影

5、響因素主要為：工件材料；切削用量；刀具幾何參數(shù)；其他因素。由可知，被加工材料的抗剪變形、切削面積愈大，剪切角、前角愈小，則切削力愈大。具體分析如下：一、工件材料工件材料是通過材料的剪切屈服強(qiáng)度τs、塑性變形、切屑與前刀面間摩擦系數(shù)μ等條件影響切削力的。工件材料強(qiáng)度、硬度愈高，材料的剪切屈服強(qiáng)度τs越高大,切削力越大。材料的制造和熱處理狀態(tài)不同，得到的硬度也不同，切削力隨著硬度提高而增大。還受加工硬化程度的影響。強(qiáng)度高加工硬化傾向大切削力大化學(xué)成分影響材料的物理力學(xué)性能，從而影響切削力。金相組織也影響切削力。工件材料的塑性或韌性越高，切屑越不易折斷，使切屑與前刀面間摩擦增加，故切

6、削力增大。例如，不銹鋼1Cr18Ni9Ti的硬度接近45鋼，但延伸率是45鋼的4倍，所以同樣條件下產(chǎn)生的切削力較45鋼增大25％。在切削鑄鐵等脆性材料，由于塑性變形很小，崩碎切屑與前刀面的摩擦小，故切削力小。◆背吃刀量與切削力近似成正比；◆進(jìn)給量增加，切削力增加，但不成正比；◆切削速度對切削力影響復(fù)雜二、切削用量1、背吃刀量ap、進(jìn)給量fap、f增大，切削寬度aw、切削厚度ac增大，切削面積Ac增大，抗力和摩擦力增加，則切削力增大，但影響程度不一。僅增大ap，切削厚度ac不變，切削寬度aw則隨ap增大而正比增大，切削寬度變化基本與摩擦系數(shù)μ、變形系數(shù)ξ無關(guān)。進(jìn)給量f增大，切削

7、厚度ac正比增大，但ac增大，變形系數(shù)ξ減小，摩擦系數(shù)μ也減小，使切削力減小。一般切削力實(shí)驗(yàn)公式中ap的指數(shù)接近于1；f的指數(shù)接近于0.75也可說明這一點(diǎn)?？梢?，在同樣切削面積下，采用大的f較采用大的ap省力。2、切削速度vc切削塑性金屬時，vc對切削力的影響如同對切削變形影響的規(guī)律，是由積屑瘤與摩擦的作用所造成的。當(dāng)vc<50m/min時，由于積屑瘤的產(chǎn)生和消失，使γoe增大或減小，導(dǎo)致切削力的變化；當(dāng)vc>50m/min時，vc大，切削溫度高，μ減小，φ增大，則ξ減小，致使切削力減小。加