4章切削力与切削功率.ppt

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1、 第四章第四章 切削力切削力切削力的来源：切削力的来源：被切削材料的弹性、塑性变形抗力被切削材料的弹性、塑性变形抗力 刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力 将切削合力将切削合力F分解为三个互相垂直的分力分解为三个互相垂直的分力Fc、Ff、Fp Fc 主切削力，主切削力，与切削速度方向一致与切削速度方向一致 Ff 进给力，进给力，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力与进给方向平行，车外圆时称为轴向力 Fp 背向力背向力(切深抗力切深抗力)，与进给方向垂直，又称径向，与进给方向垂直，又称径向力力一、切削力的分解一、切削力的分解二、切削力与切削功率的计算二、切削力与切削功率

2、的计算（一）用指数经验公式计算切削力一）用指数经验公式计算切削力（二）用单位切削力计算切削力二）用单位切削力计算切削力 单位切削力单位切削力 kc=Fc/Ac=Fc/(ap f)=Fc/(ac aw)可查手册可查手册 Fc=kc Ac KFc KFc为切削条件修正系数为切削条件修正系数式中式中KFc、KFf、KFp为切削条件修正系数，为切削条件修正系数，xFc、yFc、zFc等等为指为指数，均可在切削用量数，均可在切削用量手册中查到。手册中查到。（三）计算切削功率三）计算切削功率1.切削功率切削功率 Pe2.Pe Pc Pf Fc v+Ff nwf 10-3 Fc v （W）式中式中Fc、Ff

3、 为切削力、为切削力、进给力（进给力（N N）；）；v 为切削速度为切削速度（m/s）；）；nw为为工件转速工件转速（r/s）；）；f 为进给量（为进给量（mm/r）2.电动机功率电动机功率 Pm PmPc/m m 为机床传动效率为机床传动效率三、切削力的理论公式三、切削力的理论公式简化化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，

4、f 增大 增大，不成正比例。4.增大，C减小,显著减小.四、切削力的经验公式四、切削力的经验公式视切削条件乘修正系数(一一)、切削力的测定、切削力的测定 1.方法:电阻式测力仪,压电 式测力仪 3.压电式测力仪原理原理 2.电阻式测力仪原理原理(二二)、实验数据的处理及经验公式的建立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，f0.10.20.30.40.5Fc8681792243230723904(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

5、(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、影响切削力的因素五、影响切削力的因素（一）工件材料的影响一）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。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 ,虽然虽然h Fc ，但但总体总体Fc 2.s、HBS 相近，但相近，但较大，较大，则强化系数则强化系数n ，Fc 如如1Gr18Ni9Ti的的Fc大于大于45钢的钢的Fc 五、影响切削力的因素五、影响切削力的因素（二）

6、切削用量的影响（二）切削用量的影响 apAc成正比成正比，kc不变，不变，ap的的 指数约等于指数约等于1，因而，因而 切削力成正比增加切削力成正比增加 fAc成正比成正比，但，但 kc略略减小，减小，f 的的 指数小于指数小于1(0.750.9)，因而因而 切削力增加但与切削力增加但与f 不成正比不成正比速度速度v 对对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况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，在无积屑瘤阶段，v 变形程度变形程度切削力减小切削力减小实际生产中，粗加工时，可减小ap，增大增大f，在在相同生产相同生产率的情况下可减小切削力和切削功率。率的情况下可减小切削力和切削

7、功率。1.在积屑瘤增长阶段在积屑瘤增长阶段 随随v 积屑瘤高度积屑瘤高度 变形程度变形程度，F 2.在积屑瘤减小阶段在积屑瘤减小阶段 v 变形程度变形程度，F 3.在无积屑瘤阶段在无积屑瘤阶段 随随v，温度升高，摩擦温度升高，摩擦 系数系数变形程度变形程度 F 计算计算F 时时乘以修正系数乘以修正系数Kv （三）刀具几何参数的影响（三）刀具几何参数的影响 1.1.前角前角0 0 的的影响影响 加工塑性材料时，加工塑性材料时，0 0 变形程度变形程度F FFc加工脆性材料时，切削变形很小，加工脆性材料时，切削变形很小，0 0对对 F F 影响不显著影响不显著0 0 3030或高速切削时，或高速切

8、削时，0 0对对 F F 影响不显著影响不显著2.2.主偏角主偏角r r的影响的影响（1 1）r r对对F Fc c影响较小，影响较小，影响程度不超过影响程度不超过10%10%r r在在60607575之之 间时，间时，F Fc c最小。最小。（2）r r对对F Fp p、F Ff f影响较大影响较大 F Fp p F FD D coscosr r F Ff f F FD D sinsinr r F Fp p随随r r 增大而减小，增大而减小，F Ff f随随r r 增大而增大增大而增大3.3.刃倾角刃倾角s s的影响的影响（1 1）s s对对F Fc c影响很小影响很小（2）s s对对F F

9、p p、F Ff f影响较大影响较大 F Fp p随随s s增大而减小，增大而减小，F Ff f随随s s增大而增大增大而增大4.4.负倒棱负倒棱b b11的影响的影响b b1 1 与与f f 之比增大之比增大,切削力随之增大。切削力随之增大。当切钢当切钢b b11/f f 55或或切铸铁切铸铁b b11/f f 33时，时，切削力趋于稳定，接切削力趋于稳定，接近于负前角的状态。近于负前角的状态。5.5.刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r r的影响的影响（1 1）r r对对F Fc c影响很小影响很小（2 2）F Fp p随随 r r增大而增大增大而增大 F Ff f随随 r r增大而减小增大而减小r

10、 r增大相当于增大相当于r r减小的影响减小的影响（六）刀具材料的影响（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，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。切削力依次增大。（五）切削液的影响（五）切削液的影响 切削液润滑作用越好，力减切削液润滑作用越好，力减 小越显著，低速时更突出。小越显著，低速时更突出。（四）刀具磨损的影响（四）刀具磨损的影响 后刀面平均磨损带宽度后刀面平均磨损带宽度VB 越大，摩擦越强烈，切削力越大，摩擦越强烈，切削力 也越大。也越大。VB对背向力对背向力Fp影响最显著影响最显著应用应用 F Fc c/Fp，F Fc c/Ff实实现刀具磨损在线检测现刀具磨损在线检测