第4节切削力与切削功率.ppt

第四节 切削力与切削功率;（二）切削合力及其分解;2、切深抗力Fy（径向力）：切深方向的分力。;根据实验，Kr=45o，λs=0o和γo=15o时，Fz、Fx和Fy之间有以下近似关系： Fy=（0.4~0.5)Fz ， Fx=（0.3~0.4)Fz 由此可得：Fγ=（1.12~1.18)Fz 随车刀材料、车刀几何参数、切削用量、工件材料和车刀磨损情况的不同，Fx、Fy、Fz之间的比例可在较大范围内变化。 二、切削功率 切削功率应是各切削分力功率之和。由于Fy方向的运动速度为零，所以不做功。Fx消耗的功率所占比例很小，约为总功率的1% ~5%，通常忽略不计。故切削功率Pc（单位KW）为 Pc=FzVc×10-3其中：Pc—切削功率（KW）；????? Fz—切削力（N）；????? Vc—切削速度（m/s）；按上式求得切削功率后，如要计算机床电动机的功率（PE）以便选择机床电动机时，还应考虑到机床传动效率。; 按上式求得切削功率后，如要计算机床电动机的功率（PE）以便选择机床电动机时，还应考虑到机床传动效率。?????????? ??????? PE≥ Pc/ηm式中 ：ηm—机床的传动效率，一般取为0.75～0.85，大值适用于新机床，小值适用于旧机床。 三、单位切削力 是指切除单位切削层面积所产生的主切削力。可用Kc表示(N/mm2) Kc=Fc/AD 式中 AD——切削层公称横截面积（mm2)， AD= apf; Fc——主切削力（N）。 如果已知单位切削力Kc，可利用下式计算主切削力： Fc = Kc *AD= Kc* ap*f 四、切削力测量与经验公式 生产、实验中经常遇到切削力的计算。目前切削力的理论计算公式只能供定性分析用。因为切削力Fz计算公式是在忽略了温;温度、正应力、第Ⅲ变形区变形与摩擦力等条件下推导出来的，故不能用于计算。而求切削力较简单又实用的方法是利用测力仪直接测出或通过实验后整理成的实验公式求得。 1、用测力仪测量切削力 测力仪的测量原理是利用切削力作用在测力仪的弹性元件上所产生的变形，或作用在压电晶体上产生的电荷经过转换后，读出Fz、Fx、Fy的值。在自动化生产中，还可利用测力传感装置产生的信号优化和监控切削过程。 按测力仪的工作原理可以分为机械、液压和电气测力仪。目前常用的是电阻应变片式测力仪。; 传感器是一个在弹性体上粘贴着电阻应变片的转换元件，通过它使切削力的变化转换成电量的变化。将电阻应变片连接成电桥电路，当应变片的电阻值变化时，则电桥不平衡，产生了电流或电压讯号输出，该讯号经应变仪放大，并由计录仪显示出来。 通过标定就能作出电量与切削力之间的关系图表。在测力时根据记录的电量，可以从标定图表上查出对应的切削力数值。 2、切削力的经验公式; 测力实验的方法有单因素法和多因素法，通常采用单因素法。即固定其它实验条件，在切削时分别改变背吃刀量ap和进给量f，并从测力仪上读出对应切削力数值，然后经过数据整理求出它们之间的函数关系式。??? 通过切削力实验建立的车削力实验公式，其一般形式为：;五、影响切削力的因素 实践证明，切削力的影响因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具材料刀具磨损状态和切削液等。 1、工件材料 ???（1）硬度或强度提高，剪切屈服强度τs增大，切削力增大。???（2）塑性或韧性提高，切屑不易折断，切屑与前刀面摩擦增大，切削力增大。 2、切削用量 ???（1）背吃刀量（切削深度）ap、进给量增大，切削层面积增大，变形抗力和摩擦力增大，切削力增大。 ??? 由于背吃刀量ap对切削力的影响比进给量对切削力的影响大( 通常XFz=1,YFz=0.75-0.9），所以在实践中，当需切除一定量的金属层时，为了提高生产率，采用大进给切削比大切深切削较省力又省功率。 （2）切削速度vc 1）加工塑性金属时，切削速度Vc对切削力的影响规律如同对切削变形影响一样，它们都是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的。（以车削45钢为例，见图6）;图5 切削速度vc对切 削力Fc的影响规律 ;内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fz增大。 一般地，Kr=600-750,所以主偏角Kr增大，主切削力Fz增大。Kr增大，使Fy减小、Fx增大。 ??? 实践应用，在车削轴类零件，尤其是细长轴，为了减小切深抗力Fy的作