切削力与切削功率1.ppt

第四章 切削力 切削力的来源： 被切削材料的弹性、塑性变形抗力 刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力 将切削合力F分解为三个互相垂直的分力Fc 、Ff 、Fp Fc 主切削力，与切削速度方向一致 Ff 进给力，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力 Fp 背向力(切深抗力)，与进给方向垂直，又称径向力 一、切削力的分解 二、切削力与切削功率的计算 （一）用指数经验公式计算切削力 （二）用单位切削力计算切削力 单位切削力 kc=Fc/Ac= Fc/(ap f) = Fc/(ac aw) 可查手册 Fc= kc Ac KFc KFc为切削条件修正系数 式中KFc、 KFf、 KFp 为切削条件修正系数 ， xFc、 yFc、 zFc等为指 数，均可在切削用量 手册中查到。 （三）计算切削功率 1. 切削功率 Pe 2. Pe Pc Pf Fc v + Ff nwf 10-3 Fc v （W） 式中Fc、 Ff 为切削力、 进给力（N）； v 为切削速度（m/s） ； nw为工件转速（r/s） ； f 为进给量（mm/r） 2. 电动机功率 Pm PmPc/m m 为机床传动效率 三、切削力的理论公式 简简化Fc 令 ： x= 作用角 ，合力与切削速度的夹角 合力与剪切面的夹角 化简思路 ： 利用 ： 利用 ： 令 ： （用直线代曲线） 不同C不同 讨论： 1.工件材料强度增大 ， 增大 ， 增大，但同时 增大， 减小， 减小。总的来说， 增大 增大 ，不成正比例 2.ap（或bD）增大 ， 成正比例增大 3. f（或hD）增大 ， 增大,同时 减小，引起 减小 总的来说， f 增大 增大 ，不成正比例。 4. 增大 ， ，C减小, 显著减小. 四、切削力的经验公式 视切削条件乘修正系数 (一)、切削力的测定 1 .方法: 电阻式测力仪, 压电 式测力仪 3.压电式测力仪原理 2. 电阻式测力仪原理 (二)、实验数据的处理及经验公式的建立 1.单向切削力指数公式 例：当ap=4时， f0.10.20.30.40.5 Fc8681792243230723904 (1).用直线 拟合 正规方程 检验：当 时 与868(实测值)误差大。 最小二乘拟合 思路： 以知某些点的实验数据，不知函数关系 找近似函数代替 其中称为基函数 评判标准如最小，则P(X)称为f(x)的最小二乘拟合函数 其中：yi为实测值， P(Xi)为实测时节点的计算值 用指数曲线拟合 检验： 用作图法建立公式 用作图法建立公式 2.多元切削力公式 推导见周泽华88页 五、影响切削力的因素 （一）工件材料的影响 工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。 1.s、HBS Fc , 虽然h Fc ， 但总体Fc 2. s、HBS 相近，但较大， 则强化系数n ， ， Fc 如1Gr18Ni9Ti的Fc大于45钢的Fc 五、影响切削力的因素 （二）切削用量的影响 apAc成正比， kc不变， ap的 指数约等于1，因而 切削力成正比增加 fAc成正比，但 kc略减小， f 的 指数小于1(0.750.9)， 因而 切削力增加但与f 不成正比 速度v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况 在无积屑瘤阶段， v 变形程度切削力减小 实际生产中，粗加工时，可减小ap，增大f，在相同生产 率的情况下可减小切削力和切削功率。 1. 在积屑瘤增长阶段 随v 积屑瘤高度 变形程度，F 2. 在积屑瘤减小阶段 v 变形程度，F 3. 在无积屑瘤阶段 随v ，温度升高，摩擦 系数变形程度 F 计算F 时乘以修正系数Kv （三）刀具几何参数的影响 1. 前角0 的影响 加工塑性材料时，0 变形程度F Fc 加工脆性材料时，切削变形很小， 0对 F 影响不显著 0 30或高速切削时， 0对 F 影响不显著 2. 主偏角r的影响 （1）r对Fc影响较小， 影响程度不超过10% r在6075之 间时，Fc最小。 （2）r对Fp、 Ff影响较大 Fp FD cosr Ff FD sinr Fp随r 增大而减小， Ff随r 增大而增大 3. 刃倾角s的影响 （1）s对Fc影响很小 （2） s对Fp、 Ff影响较大 Fp随s增大而减小， Ff随s增大而增大 4.负倒棱b1的影响 b1 与f 之比增大, 切削力随之增大。 当切钢b1/f 5或 切铸铁b1/f 3时 ， 切削力趋于稳定，接 近于负前角的状态。 5.刀尖圆弧半径r的影响 （1）r对Fc影响很小 （2）Fp随 r增大而增大 Ff随 r增大而减小 r增大相当于r减小的影响 （六）刀具材料的影响 按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢顺序， 切削力依次增大。 （五）切削液的影响 切削液润滑作用越