金屬切削原理05-切削力.pdf

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1、切削力CuttingForce機電及自動化學(xué)院機制專業(yè)專業(yè)課老師：黃輝2010年12月主要內(nèi)容?研究切削力的意義?切削力的來源?切削合力、分力?切削功率和切削比能?切削力的測量?切削力的經(jīng)驗公式?影響切削力的因素研究切削力的意義?在切削過程中，切削力直接決定著切削熱的產(chǎn)生，并影響刀具磨損、破損、使用壽命、加工精度和已加工表面質(zhì)量。?在生產(chǎn)中，切削力又是計算切削功率，設(shè)計和使用機床，刀具、夾具的必要依據(jù)。切削力的來源切削層材料、切屑和工件表面層金屬的彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力；刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。切削合力與分力切削力F(主切削F)：在主運動方向上的分

2、力；cz背向力F(切深抗力F)：在垂直于工作平面上分力;py進給力F(進給抗力F)：在進給運動方向上分力。fx切削分力的作用?一般情況下，切削力F最大，F(xiàn)，F(xiàn)小一些。cpf?F：計算切削功率和設(shè)計機床的主要依據(jù)。c?F：使工件變形或造成振動，對加工精度和已加工p表面質(zhì)量影響較大。?F：作用在機床進給機構(gòu)上，常用以設(shè)計機床進給f機構(gòu)或校核其強度。222F?F?F?Fcfp切削力測量的意義切削功率功率是力和力作用方向上的運動速度的乘積。切削功率是各切削分力消耗功率的總和。Fxnwf?3?3P?(Fv?)?10kW?Fv?10kWmzz1000?根據(jù)切削功率選擇機床電動機

3、，還要考慮機床的傳動效率。?P>P>=P/ηECm?η——機床傳動效率，一般取0.75～0.85m切削比能?切削比能是指去除單位體積金屬所消耗的能量。剪切比能:FV?AV?Vu?ss?cs?ssaaVaaVVsin?wcwc?cos???????sin?cos???摩擦比能:FnsVc?Fzsin??Fycos??sin?u??f??aaVaacos???wcwcFr?nsaawc總比能:u?us?uf典型材料的加工比能典型材料的加工比能（續(xù)）廣義測量系統(tǒng)輔助能源輔助能源（并非始終需要）（通常需要）被測量敏感元件-被傳感的信號信號調(diào)理器傳感器（與輸入類似）模擬驅(qū)動信

4、號顯記計處控標定輸入示錄算理制儀儀機器器切削力的測量?測力儀包括機械測力儀、油壓測力儀和電測力儀，其中電測力儀的測量精度和靈敏度較高。?電測力儀有電阻式、電感式、電容式、壓電式和電磁式等。?目前使用比較多的是電阻式和壓電式測力儀。測力儀要求?良好的靈敏度；?足夠的剛度；?直線性；?穩(wěn)定性好；?自振頻率高；?理想的動態(tài)特性；?各項之間干擾小；?結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用方便。電阻式測力儀的原理?在測力儀的彈性元件上粘貼具有一定電阻值的電阻應(yīng)變片，然后將電阻應(yīng)變片聯(lián)接成電橋。在切削力的作用下，電阻應(yīng)變片隨著彈性元件發(fā)生彈性變形，從而改變了它的電阻，在電路中會由于電阻變化而產(chǎn)生電位差

5、，通過放大將電流讀數(shù)顯示或記錄下。電流讀數(shù)一般與切削力的大小成正比。經(jīng)過標定后，可以得到電流讀數(shù)和切之間的關(guān)系的曲線，測量時，知道電流讀數(shù)，就能查出切削力的數(shù)值。八角環(huán)形電阻式三向車削測力儀石英的壓電效應(yīng)縱向效應(yīng)在受壓的石英表面產(chǎn)生電荷剪切效應(yīng)在受剪切力的石英表面上產(chǎn)生電荷橫向效應(yīng)在與受壓面垂直的石英表面上產(chǎn)生電荷壓電晶體測量儀?某些非金屬材料（石英晶體和壓電陶瓷），具有壓電效應(yīng)，即當(dāng)它們受到外力作用時，在其表面上將產(chǎn)生電荷，電荷量與所受的壓力成正比而與壓電材料的大小無關(guān)。受力時產(chǎn)生的電荷需經(jīng)電荷放大器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓參數(shù)。通過標定可以確定力的大小。壓電晶體測量實物

6、圖技術(shù)參數(shù):?刀具HSS?工件45#切削長度：35mm?切削參數(shù)n=520rpmV=0.12mm/rfa=0.2mmp?無冷卻劑CuttingForceMeasurement-NewProductsCompaDyn9254Technicaldata:?ToolCBN-disk?WkiWorkpieceWf&GlWafer&Glass?Cuttingparametersn=10’000rpmvc=38m/svf=60mm/minap=2mm?Coolantpressurep=2bar兩種測力儀的比較?電阻應(yīng)變片式測力儀：結(jié)構(gòu)簡單，有較好的靈敏度、剛度和動態(tài)特性，價錢便

7、宜，不適宜測量高頻的信號。?壓電晶體式測力儀：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，靈敏度，剛度，動態(tài)特征均優(yōu)于上者，在濕度影響下，易產(chǎn)生電荷泄漏而影響測量精度。制造精度要求高，價格較貴。不適于測量變化緩慢的信號。測量系統(tǒng)電阻應(yīng)變式壓電晶體式切削力測量系統(tǒng)切削力的經(jīng)驗公式?利用測力儀測出切削力，再將實驗數(shù)據(jù)加以適當(dāng)處理，可以得到切削力的經(jīng)驗公式。?切削力的經(jīng)驗公式通常是以切削深度a和進給量fp為變量的冪函數(shù)，其形式如下：xynFFFcccFCa?fvKcFccpcFxFpynFFppFCa?fvKpppFpppcFxynFFFfffFCa?fvKffpFffpcF單位切削力?單位切