4章切削力与切削功率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 切削功率 Pe 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/ηm ηm 为机床传动效率 三、切削力的理论公式 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， 3904 3072 2432 1792 868 Fc 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 f (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.τs、HBS Fc , 虽然Λh Fc ， 但总体Fc ↑ 2. τs、HBS 相近，但δ较大， 则强化系数n ↑ ，μ ↑，β ↑ 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 ap↑→Ac成正比↑， kc不变， ap的 指数约等于1，因而 切削力成正比增加 f↑→Ac成正比↑，但 kc略减小， f 的 指数小于1(0.75~0.9)， 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。 *