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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3章金屬切削原理---3.2切削力機(jī)械制造及自動(dòng)化系
1控制？
23.2.1切削力的產(chǎn)生與分解產(chǎn)生彈性變形產(chǎn)生的抗力塑性變形產(chǎn)生的抗力刀具與切屑間的摩擦力刀具與工件間的摩擦力3
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4主切削力FC---作用于主軸，設(shè)計(jì)機(jī)床功率進(jìn)給力Ff---作用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)，校核其剛性背向力Fp---作用于刀具（工件），讓刀或工件變形
53.2.1切削力的產(chǎn)生與分解—作用主切削力FC它切于加工表面并與基面垂直，是計(jì)算車刀強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床零件、確定機(jī)床功率所必需的。它消耗了切削總功率的95%左右進(jìn)給力Fp它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力，是設(shè)計(jì)走刀機(jī)構(gòu)、計(jì)算車刀進(jìn)給功率所必需的。消耗了總功率5%左右背向力Ff它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力，用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度、計(jì)算機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度。它也是使工件在切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)的力。6
63.2.2切削力與切削功率的計(jì)算7式中決定于被加工金屬和切削條件的系數(shù)分別的指數(shù)根據(jù)力學(xué)知識(shí)有切削力理論公式指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗(yàn)公式
73.2.2切削力與切削功率的計(jì)算當(dāng)實(shí)際加工條件與所求得的經(jīng)驗(yàn)公式的條件不符時(shí)，各種因素對切削力的修正系數(shù)的積。被加工材料機(jī)械性能對切削力的修正系數(shù)前角對切削力的修正系數(shù)主偏角對切削力的修正系數(shù)；刃傾角對切削力的修正系數(shù)刀尖圓弧半徑對切削力的修正系數(shù)后刀面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)對切削力的修正系數(shù)8
83.2.2切削力與切削功率的計(jì)算9各種工件材料的單位切削力kc可在有關(guān)手冊中查到。根據(jù)力學(xué)知識(shí)有切削力理論公式指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗(yàn)公式利用切削層單位面積切削力計(jì)算公式
93.2.2切削力與切削功率的計(jì)算工作功率Pc1）主運(yùn)動(dòng)消耗的功率Pc(w)（切削功率）2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)消耗的功率Pf(w)Pp(w)（進(jìn)給功率）所以，工作功率可以按下式計(jì)算：Pc=FcVc+FfVf+FPVP機(jī)床功率？
103.2.1切削力的產(chǎn)生與分解產(chǎn)生彈性變形產(chǎn)生的抗力塑性變形產(chǎn)生的抗力刀具與切屑間的摩擦力刀具與工件間的摩擦力
113.2.3切削力的影響因素影響變形因素工件刀具條件材料強(qiáng)度材料硬度材料幾何參數(shù)磨損切削用量冷卻潤滑前角后角：切削速度進(jìn)給量背吃刀量切削力產(chǎn)生于變形抗力和摩擦力影響切削力因素
123.2.3切削力的影響因素13工件材料的強(qiáng)度和硬度越大，切削力越大（正比？）。切削層面積越大，切削力越大。切屑變形程度越大，切削力越大？實(shí)驗(yàn)結(jié)果？變形系數(shù)大于1強(qiáng)度、硬度越高，變形越小1、工件材料對切削力的影響？通過理論公式與變形實(shí)驗(yàn)但不成正比
133.2.3切削力的影響因素142、切削用量對切削力的影響？通過理論、經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)驗(yàn)切削層面積越大，切削力越大。背吃刀量（理論1:1，變形無影響）背吃刀量對切削力成正比影響進(jìn)給量（理論1:1，變形有影響）進(jìn)給量對切削力不成正比影響
14低速區(qū)的駝峰變化是由于積屑瘤的影響3.2.3切削力的影響因素切削速度519283555100130切削速度v（m/min）981784588主切削力Fc（N）
153.2.3切削力的影響因素切削用量背吃刀量增加，切削力增大，且成正比；進(jìn)給量增加切削力增大，但不成正比；切削速度，受積屑瘤影響呈駝峰曲線。實(shí)驗(yàn)二切削用量對切削力的影響？？
16前角3.2.3切削力的影響因素3、刀具角度對切削力的影響？通過幾何結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：三個(gè)分力中主切削力最大；前角增大切削力減??；前角對Ff和Fp的影響大于對對FC的影響；前角影響效果明顯（變化1°切削力增加1%）
173.2.3切削力的影響因素主偏角實(shí)驗(yàn)結(jié)果：主偏角對主切削力影響不大；主偏角增大，背向力減?。?/p>
183.2.3切削力的影響因素問題？主偏角等于90°時(shí)背向力？
193.2.3切削力的影響因素主偏角實(shí)驗(yàn)結(jié)果：主偏角對主切削力影響不大；主偏角增大，背向力減??；主偏角等于90°時(shí)背向力并不等于零。
203.2.3切削力的影響因素刃傾角實(shí)驗(yàn)結(jié)果：幾乎不影響主切削力；影響背向力、進(jìn)給力；對背向力的影響更明顯。
213.2.3切削力的影響因素刀尖圓弧半徑刀尖圓弧處的主偏角小于名義主偏角；圓弧半徑越大，小于名義主偏角的曲線段越長。。
223.2.3切削力的影響因素刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑越大背向力越大。
23刀具材料：刀具材料與工件材料間的摩擦系數(shù)刀具磨損：后刀面磨損增大時(shí)，切削力增大。刃磨質(zhì)量切削液3、其他因素對切削力的影響？3.2.3切削力的影響因素基于切削力（切削功率），如何選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量？鉆削力與銑削力？問題？
24切削溫度--------切削區(qū)的平均溫度即為切削溫度由于切削區(qū)各位置產(chǎn)生熱量的熱量、各媒介傳出的熱量不同，所以切削區(qū)各點(diǎn)的溫度不同。3.3切削熱---3.3.2切削溫度分布25
25263.3.2切削溫度分布切削去溫度分布規(guī)律1）剪切區(qū)內(nèi)，沿剪切面方向上各點(diǎn)溫度幾乎相同，而在垂直于剪切面方向上的溫度有變化。
26273.3.2切削溫度分布2）前刀面和后刀面上的最高溫度點(diǎn)都不在切削刃上，而是在離切削刃有一定距離的地方。這是摩擦熱沿前、后刀面逐漸增加的緣故。前刀面溫度最高的位置（750℃）后刀面溫度最高的位置（680℃）切削刃
27283.3.2切削溫度分布3）在靠近前刀面的切屑底層上，溫度梯度很大，這說明前刀面上的摩擦熱集中在切屑底層，對切屑底層金屬的剪切強(qiáng)度會(huì)有很大的影響。因此，切削溫度上升會(huì)使前刀面上的摩擦系數(shù)下降。4）刀面的接觸長度較小，因此工件加工表面上溫度的升降是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的。刀具通過時(shí)加工表面受到一次熱沖擊。切屑底層加工表面
28Q產(chǎn)生=Q彈性+Q塑性+Q刀前+Q刀后Q傳出=Q切屑+Q工件+Q刀具+Q介質(zhì)3.3.3影響切削溫度的主要因素切削條件的某項(xiàng)因素的增加，一方面會(huì)使產(chǎn)生的熱量增加，但另一方面也可能會(huì)使傳出的熱量增加。切削溫度的高低就要綜合考慮產(chǎn)生的熱量和傳出的熱量。29
293.3.3影響切削溫度的主要因素1切削用量的影響--切削速度對切削溫度的影響30結(jié)論:速度的提高切削溫度升高但不會(huì)成正比分析:使溫度提高的原因：1切削速度的提高單位時(shí)間內(nèi)切掉的金屬量增加，消耗于變形和摩擦的功增加；產(chǎn)生的熱量隨之增加，2熱量的傳出需要時(shí)間，切削速度的提高使產(chǎn)生的熱兩來不及向外傳出；使溫度降低的原因：1切削速度的提高單位切削力及切削功率減小。
303.3.3影響切削溫度的主要因素1切削用量的影響---經(jīng)驗(yàn)公式31θ--前刀面接觸區(qū)的平均溫度；Cθ--與工件、刀具材料等溫度影響系數(shù)；Zθ、Yθ、Xθ--vc、f、ap的指數(shù)。切削用量對切削溫度的影響順序是：切削速度最大；其次是進(jìn)給量；背吃刀量的影響最小
313.3.3影響切削溫度的主要因素32
323.3.3-切削溫度測量方法切削溫度測定方法熱電偶法輻射溫度計(jì)法其他自然熱電偶法人工熱電偶法雙車刀法單車刀法插入刀具法插入工件法輻射熱計(jì)法PbS電池法鍺光電二極管法紅外線干板（或膠片）法熱敏顏料法熱敏電阻法量熱計(jì)法金屬組織觀察法33
333.3.3----------自然熱電偶法自然熱電偶法測量切削溫度示意圖34
343.3.3.----------2刀具幾何參數(shù)的影響分析思路：35圖3.51前角對切削溫度的影響刀具幾何參數(shù)刀具切削部分形狀切削刃的鋒銳程度切削熱的產(chǎn)生切削溫度切削部分的容熱體積切削刃地傳出
353.3.3.----------2刀具幾何參數(shù)的影響1.前角γo前角增大切削力減小，產(chǎn)生切削熱量較少切削溫度降低；前角增大容熱體積減小，傳出熱量減少，所以當(dāng)前角增大到一定程度后，切削溫度降低的梯度減小36前角對切削溫度的影響
363.3.3.----------2刀具幾何參數(shù)的影響2.主偏角κr主偏角增大使切削溫度增高的原因：切削刃工作長度減小，切削熱集中；刀尖容熱體積減少37主偏角對切削溫度的影響3.負(fù)倒棱bγ及刀尖圓弧半徑rε-----基本對切削溫度無影響
373.3.3.------3工件材料的影響38工件材料的機(jī)械物理性能中，有的性能決定了切削熱的產(chǎn)生；有的因素決定了切削熱的傳出。所以也是一個(gè)綜合分析的問題。1）工件材料的強(qiáng)度、硬度等各項(xiàng)力學(xué)性能提高時(shí)，產(chǎn)生的切削熱增多，切削溫度升高；2）工件材料的熱導(dǎo)率愈大，通過切屑和工件傳出的熱量愈多，切削溫度下降愈快。決定產(chǎn)生切削熱的性能（強(qiáng)度）同樣的情況下，導(dǎo)熱系數(shù)的不同決定了傳出熱量的不同，所以切削溫度不同。
383.3.3.------3工件材料的影響39不同切削速度下幾種材料的切削溫度
39合金結(jié)構(gòu)鋼的切削溫度40
404145鋼的熱處理狀態(tài)對切削溫度的影響
413.3.3----------.4其他因素的影響42刀具磨損量增大切削溫度升高，磨損到一定之后影響加劇。切削液的冷卻潤滑效果越好，切削溫度越低。
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