切削力和切削功率.pptx

第五节 切削力和切削功率 一、切削力的来源 切削力的来源有两方面： 切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力； 刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。 作用在刀具上的切削力 二、切削力分解 主切削力Fc：与vc方向一直，⊥Pr，又称切向力；是计算机床切 削功率的主要依据。 切深抗力Fp：在Pr内与进给方向垂直，又称吃刀抗力或背向力； 进给抗力Fｆ：在Pr内与进给方向平行，又称走刀抗力； 是计算或校核机床进给机构强度的依据。 二、切削力分解 三、切削力和切削功率的计算 1. 切削力的理论公式 （P41～42页） 2. 切削力经验公式 式中： CFc , CFp , CFf —— 与工件、刀具材料有关系数； xFc , xFp , xFf —— 切削深度ap 对切削力影响指数； yFc , yFp , yFf —— 进给量 f 对切削力影响指数； KFc , KFp , KFf —— 切削条件修正系数，考虑切削速度、 刀具具几何参数、刀具 磨损等因素 的影响。 (1) 指数形式 式中各种系数和指数均可在切削用量手册中查到。 用单位切削力p来计算主切削力是一种更简便的形式； 单位切削力p是指切除单位切削层面积所产生的主切削力。 (2) 单位切削力 估算切削力： 各种材料的切削层单位面积切削力p，可在有关手册中查到。 切削条件修正系数KFc，可在有关手册中查到。 3. 切削功率计算 在一般切削加工中，Ff＜Fc，而进给速度又很小，因此Ff消耗的功率很小（＜1%），可以忽略不计。 机床总功率： 四、影响切削力因素 1. 工件材料 工件材料的物理力学性能、加工硬化程度、热处理情况都影响切削力的大小，其中影响较大的主要因素是强度、硬度和塑性。 工件材料的强度、硬度越高，则屈服强度越高，切削力越大; 在强度、硬度相近的情况下，材料的塑性（伸长率）、韧性越大，则刀具前面上的平均摩擦系数越大，切削力也就越大; 加工硬化程度大，切削力也增大。 切削深度与切削力近似成正比,在经验公式化中ap的指数近似为1； 进给量增加，切削力增加，但不成正比；在经验公式中f的指数小于1； 2. 切削用量 切削速度对切削力影响复杂（如图示）。 ◆ 在中、高速下： vc ↑ → T↑ →μ↓→ ξ ↓→Fc ↓； ◆ 在低速下：积屑瘤的存在与否，决定着切削速度对切削力 的影响情况，在积屑瘤生长阶段，vc↑，积屑瘤高度增加， ξ↓→ Fc ↓；积屑瘤减小阶段， vc↑，积屑瘤高度减小， ξ↑→ Fc ↑ 。 ◆ 前角γ0 ：γ0↑，切削力减小 ◆ 主偏角κr ：对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ κr ↑→ Fp↓，Ff↑） 3. 刀具几何角度影响 ◆刃倾角λs：与主偏角相似，刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ λs ↑ —— Fp↓，Ff↑） ◆ 负倒棱：前刀面上的负倒棱能显著提高刀具的刃口强度，可以提高刀具寿命；但负倒棱使切削变形增加，所以切削力增大。 ◆ 刀尖圆弧半径 rε ：对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ rε ↑ —— Fp↑，Ff↓） ； 4. 其他因素影响 ◆ 刀具材料：与工件材料之间的亲合性影响其间的摩擦，而影响切削力 ； ◆ 切削液：有润滑作用，使切削力降低 ； ◆ 后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著 。