切削力與切削功率1

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1、第四章切削力切削力的來源：被切削材料的彈性、塑性變形抗力刀具與切屑、工件表面之間的摩擦力將切削合力F分解為三個(gè)互相垂直的分力Fc、Ff、FpFc—主切削力，與切削速度方向一致Ff—進(jìn)給力，與進(jìn)給方向平行，車外圓時(shí)稱為軸向力Fp—背向力(切深抗力)，與進(jìn)給方向垂直，又稱徑向力一、切削力的分解二、切削力與切削功率的計(jì)算（一）用指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力（二）用單位切削力計(jì)算切削力單位切削力kc=Fc/Ac=Fc/(apf)=Fc/(acaw)可查手冊∴Fc=kcAcKFcKFc為切削條件修正系數(shù)式中KFc、KFf、KFp為切削條件修正系數(shù)，xF

2、c、yFc、zFc等為指數(shù)，均可在切削用量手冊中查到。（三）計(jì)算切削功率切削功率PePe＝Pc＋Pf＝Fcv+Ffnwf10-3≈Fcv（W）式中Fc、Ff為切削力、進(jìn)給力（N）；v為切削速度（m/s）；nw為工件轉(zhuǎn)速（r/s）；f為進(jìn)給量（mm/r）2.電動機(jī)功率PmPm>Pc/ηmηm為機(jī)床傳動效率三、切削力的理論公式簡化Fc令：x=作用角，合力與切削速度的夾角合力與剪切面的夾角化簡思路：利用：利用：令：（用直線代曲線）不同C不同討論：1.工件材料強(qiáng)度增大，增大，增大，但同時(shí)增大，減小，減小?？偟膩碚f，增大增大，不成正比例2.ap（

3、或bD）增大，成正比例增大3.f（或hD）增大，增大,同時(shí)減小，引起減小總的來說，f增大增大，不成正比例。4.增大，，C減小,顯著減小.四、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式視切削條件乘修正系數(shù)(一)、切削力的測定1.方法:電阻式測力儀,壓電式測力儀3.壓電式測力儀原理2.電阻式測力儀原理(二)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及經(jīng)驗(yàn)公式的建立1.單向切削力指數(shù)公式例：當(dāng)ap=4時(shí)，f0.10.20.30.40.5Fc8681792243230723904(1).用直線擬合正規(guī)方程檢驗(yàn)：當(dāng)時(shí)與868(實(shí)測值)誤差大。最小二乘擬合思路：以知某些點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不知函數(shù)關(guān)系找近

4、似函數(shù)代替其中稱為基函數(shù)評判標(biāo)準(zhǔn)如最小，則P(X)稱為f(x)的最小二乘擬合函數(shù)其中：yi為實(shí)測值，P(Xi)為實(shí)測時(shí)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算值用指數(shù)曲線擬合檢驗(yàn)：用作圖法建立公式用作圖法建立公式2.多元切削力公式推導(dǎo)見周澤華88頁五、影響切削力的因素（一）工件材料的影響工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性越大，切削力越大。1.τs、HBSFc,雖然ΛhFc，但總體Fc↑2.τs、HBS相近，但δ較大，則強(qiáng)化系數(shù)n↑，μ↑，β↑Fc↑如1Gr18Ni9Ti的Fc大于45鋼的Fc↑五、影響切削力的因素（二）切削用量的影響ap↑→Ac成正比↑，kc不變，ap

5、的指數(shù)約等于1，因而切削力成正比增加f↑→Ac成正比↑，但kc略減小，f的指數(shù)小于1(0.75~0.9)，因而切削力增加但與f不成正比速度v對F的影響分為有積屑瘤和無積屑瘤兩種情況在無積屑瘤階段，v↑→變形程度↓→切削力減小實(shí)際生產(chǎn)中，粗加工時(shí)，可減小ap，增大f，在相同生產(chǎn)率的情況下可減小切削力和切削功率。1.在積屑瘤增長階段隨v↑→積屑瘤高度↑變形程度↓，F(xiàn)↓2.在積屑瘤減小階段v↑→變形程度↑，F(xiàn)↑3.在無積屑瘤階段隨v↑，溫度升高，摩擦系數(shù)↓變形程度↓→F↓計(jì)算F時(shí)乘以修正系數(shù)Kv（三）刀具幾何參數(shù)的影響1.前角γ0的影響加工塑

6、性材料時(shí)，γ0↑→Φ↑→變形程度↓→F↓Fc加工脆性材料時(shí)，切削變形很小，γ0對F影響不顯著γ0＞30°或高速切削時(shí)，γ0對F影響不顯著2.主偏角κr的影響（1）κr對Fc影響較小，影響程度不超過10%κr在60°～75°之間時(shí)，F(xiàn)c最小。（2）κr對Fp、Ff影響較大Fp＝FDcosκrFf＝FDsinκrFp隨κr增大而減小，F(xiàn)f隨κr增大而增大3.刃傾角λs的影響（1）λs對Fc影響很?。?）λs對Fp、Ff影響較大Fp隨λs增大而減小，F(xiàn)f隨λs增大而增大4.負(fù)倒棱bγ1的影響bγ1與f之比增大,切削力隨之增大。當(dāng)切鋼bγ1/f

7、≥5或切鑄鐵bγ1/f≥3時(shí)，切削力趨于穩(wěn)定，接近于負(fù)前角的狀態(tài)。5.刀尖圓弧半徑rε的影響（1）rε對Fc影響很小（2）Fp隨rε增大而增大Ff隨rε增大而減小rε增大相當(dāng)于κr減小的影響（六）刀具材料的影響按立方氮化硼、陶瓷、涂層、硬質(zhì)合金、高速鋼順序，切削力依次增大。（五）切削液的影響切削液潤滑作用越好，力減小越顯著，低速時(shí)更突出。（四）刀具磨損的影響后刀面平均磨損帶寬度VB越大，摩擦越強(qiáng)烈，切削力也越大。VB對背向力Fp影響最顯著應(yīng)用ΔFc/ΔFp，ΔFc/ΔFf實(shí)現(xiàn)刀具磨損在線檢測