切削力切削热和切削温度.ppt

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1、2.4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、FpFc—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p=Fc/A=Fc/(apf)=Fc/(h*b)可查手册∴Fc=pAKFcKFc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）

2、计算切削功率切削功率PePe＝Pc＋Pf＝Fcv+Ffnwf10-3≈Fcv（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PEPE>Pc/ηmηm为机床传动效率三、影响切削力的因素（一）工件材料的影响（系数CF或单位切削力p体现）工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。（二）切削用量的影响ap↑→A成正比↑，p不变，ap的指数约等于1，因而切削力成正比增加f↑→A成正比↑，但p略减小，f的指数小于1，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↑

3、→变形程度↓→切削力减小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或指数zF约为-0.15来体现（三）刀具几何参数的影响1.前角γ0的影响加工塑性材料时，γ0↑→Φ↑→变形程度↓→F↓Fc加工脆性材料时，切削变形很小，γ0对F影响不显著γ0＞30°或高速切削时，γ0对F影响不显著2.主偏角κr的影响（1）κr对Fc影响较小，影响程度不超过10%κr在60°～75°之间时，Fc最小。（2）κr对Fp、Ff影响较大Fp＝FcosκrFf＝Fsinκr

4、Fp随κr增大而减小，Ff随κr增大而增大3.刃倾角λs的影响（1）λs对Fc影响很小（2）λs对Fp、Ff影响较大Fp随λs增大而减小，Ff随λs增大而增大4.负倒棱bγ1的影响bγ1与lf之比增大,切削力随之增大。当切钢bγ1/lf≥5或切铸铁bγ1/lf≥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rε的影响（1）rε对Fc影响很小（2）Fp随rε增大而增大Ff随rε增大而减小rε增大相当于κr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好，力减小越显著，低速时更突出。（四）刀具磨损

5、的影响后刀面平均磨损带宽度VB越大，摩擦越强烈，切削力也越大。VB对背向力Fp影响最显著切削热与切削温度一、切削热的产生和传导切削热产生于三个变形区，切削过程中消耗的能量约98%转换为热能，切削热q≈Pc≈Fcv=Cfcapf0.75v-0.15KFcv=Cfcapf0.75v0.85KFc切削热通过切屑、工件、刀具和周围介质向外传出二、切削温度的分布红外胶片法测得切钢料的温度场，分析归纳切削温度分布规律：剪切区等温线与滑移线相近OM线温度比OA线上温度高剪切滑移相等的地方温度相等，剪切变形是切削热的第一来源2.前后刀面最高温度点不在刀刃上切屑上最高温度比剪切区温度高切屑底层温度比上层

6、温度高摩擦是切削热的又一来源三、影响切削温度的主要因素切削温度θ一般指前刀面与切屑接触区内的平均温度两个方面：切削热的产生与传出（一）切削用量的影响由实验得出切削温度经验公式如下θ＝Cθvzθfyθapxθ式中系数及指数见表1-4,由表中数据看出：zθ在0.3～0.5之间，yθ在0.15～0.3，xθ在0.05～0.1切削用量↑时切削温度↑，其中v对θ影响最大，进给量f的影响比v小，背吃刀量ap的影响很小。（二）刀具几何参数的影响1.前角γ0的影响γ0↑→变形程度↓→F↓q↓→θ↓但γ0＞20°时，因散热面积↓，对θ的影响减小2.主偏角κr的影响κr↑，切削宽度aw↓，散热面积↓→θ↑

7、3.负倒棱和刀尖圆弧半径的影响bγ1、rε↑，切屑变形程度↑→q↑同时散热条件改善，两者趋于平衡对θ影响很小（三）工件材料的影响强度硬度、塑性和韧性越大，切削力越大，切削温度升高。导热率大，散热快，温度下降（四）刀具磨损的影响后刀面磨损增大，切削温度升高;VB达一定值影响加剧;v越高刀磨损对θ影响越显著（五）切削液的影响浇切削液对↓切削温度↓刀具磨损↑加工质量有明显效果。热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著