切削力与切削温度（机械制造技术A）课件.ppt

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1、第三章切削力与切削温度本章要点切削力及其影响因素切削热与切削温度切削力：金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。3.1切削力CuttingForce3.1.1切削力的来源与分解切削力来源三个变形区产生的弹、塑性变形抗力切屑、工件与刀具间摩擦力κrFzFrFyFxyFxFxyFxyfv图3-15切削力的分解3.2.1切削力的来源与分解Fr总切削力Fz主切削力Fy吃刀抗力Fx走刀抗力切削力分解(假设总切削力在主剖面P0内)κrFzFrFyFxyFxFxyFxyfv

2、图3-15切削力的分解Fr总切削力Fz主切削力Fy吃刀抗力Fx走刀抗力总切削力及切削分力①主切削力Fz（切向力）总切削力在主运动方向上的投影。消耗动力最多，占机床总功率的95%～99%。②走刀抗力Fx（轴向力/进给力）总切削力在进给方向上的投影。它一般只消耗总功率的1%～5%。③吃刀抗力Fy（径向力/背向力）总切削力在吃刀方向上的投影。因为这个方向上运动速度为零，所以不做功。但它一般作用在工件刚度较弱的方向上，容易使工件变形，引起振动，影响加工精度。◆将总切削力Fr分解为三个互相垂直的分力：吃刀抗

3、力Fy（径向力/背向力）的影响各切削力的关系：各切削力的比值：κrFzFrFyFxyFxFxyFxyfv图3-15切削力的分解Fr总切削力Fz主切削力Fy吃刀抗力Fx走刀抗力(假设总切削力在主剖面P0内)主偏角不同时Fxy力的分解（a）Kr小（b）Kr大3.1.2切削力经验公式测力仪的工作原理R1R33.1.2切削力经验公式单因素实验法影响切削力的主要因素是吃刀深度ap和进给量f，首先改变一个因素，其它因素固定不变，测得一组切削力数据。然后再仅仅改变另一个因素，又测得一组切削力数据。最后综合两组实

4、验数据，得出包含两个可变因素的切削力实验公式。例如：两边取对数：3.1.2切削力经验公式1)固定进给量f=0.3mm，仅改变吃刀深度ap进行实验，求吃刀深度对切削力的影响。切削力的指数公式假设主切削力Fz与吃刀深度ap的关系对数坐标对数坐标234567981)固定进给量f=0.3mm，仅改变吃刀深度ap进行实验，求吃刀深度对切削力的影响。1000a1b1两边取对数：假设主切削力Fz与进给量f的关系2)固定吃刀深度ap=1mm，仅改变进给量f进行实验，求进给量f对切削力的影响。2)固定吃刀深度ap=

5、1mm，仅改变进给量f进行实验，求进给量f对切削力的影响。11000a2b23.1.2切削力经验公式主切削力Fz的指数公式式中CFz——与工件、刀具材料有关系数；xFz——切削深度ap对切削力影响指数；yFz——进给量f对切削力影响指数；(f=0.3mm)(ap=1mm)3.1.2切削力经验公式主切削力Fz的指数公式(f=0.3mm)(ap=1mm)取平均值：3.1.2切削力经验公式单位切削力切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc=1）3.1.3切削功率的计算式中Fz——主切削力（N）；v

6、——主运动速度（m/s）。切削功率消耗在切削过程中的切削功率称为切削功率Pm消耗在切削过程中的切削功率称为切削功率PmPm—切削功率(kW)Fz—切削力（N）v—切削速度（m/s）Fx—走刀抗力（N）n—工件转速（r/s）f—进给量（mm/r）机床电机功率单位切削功率式中ηm——机床传动效率，通常η=0.75～0.85指单位时间切除单位体积金属所消耗的功率3.1.3切削功率的计算Zw——单位时间内的金属切除量（mm3/s）3.1.4影响切削力的因素工件材料◆ap加大一倍，FZ约增大一倍；◆f加大一

7、倍，FZ只增大68%～86%；◆切削速度对切削力影响复杂强度、硬度高塑性、加工硬化大切削力大519283555100130切削速度v（m/min）981784588主切削力Fc（N）图3-16切削速度对切削力的影响切削用量所以，如果欲提高生产率而受到机床动力限制时，则增加进给量比提高切削深度有利。3.1.4影响切削力因素◆前角γ0增大，切削力减小。◆主偏角κr对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走刀抗力影响显著（κr↑——Fy↓，Fx↑）图3-17前角对γ0切削力的影响前角γ0切削力Fγ0-Fzγ0–

8、Fyγ0–Fx图3-18主偏角κr对切削力的影响主偏角κr/°切削力/N3045607590κr-Fzκr–Fxκr–Fy2006001000140018002200刀具几何角度影响刀具几何角度影响◆与主偏角相似，刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走刀抗力影响显著（λs↓——Fy↑，Fx↓）◆刀尖圆弧半径rε对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走刀抗力影响显著（rε↑——Fy↑，Fx↓）；3.1.4影响切削力因素刀具几何角度影响负倒棱br13.1.4影响切削力因素其他因素影响◆