机械制造技术基础第7讲(2015)ppt课件.ppt

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1、FundamentalsofManufacturingTechnology机械制造技术基础第四节切削力在切削加工中，切削力是一个非常重要的参数，切削热、刀具磨损等物理现象都与切削力有关。切削力还是设计和使用机床、刀具、夹具的重要依据。一、切削力与切削功率1.切削力切削时，使被加工材料发生变形成为切屑所需的力称为切削力。图2-25加工材料发生变形所需克服的力使被加工材料发生变形所需克服的力主要是：1）切削层材料和工件表面层材料对弹性变形、塑性变形的抗力。2）刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与工件表面间的摩擦阻力。图2-25加工材料发生变形所需克服的力2.切削合力与分力图2-26所示

2、为车削外圆时，如忽略副切削刃的切削作用及其它影响因素，作用在车刀上的合力应在其正交平面内。为便于测量和应用，可将作用在车刀切削部位上的合力分解为三个互相垂直的分力。图2-26切削合力和分力切削力Fc（主切削力、切向力）——垂直于基面，与切削速度的方向一致。图2-26切削合力和分力Fc是计算切削功率和设计机床的主要依据。背向力Fp（切深抗力、径向力）——平行于基面，并与进给方向相垂直。图2-26切削合力和分力Fp会使机床加工系统(含机床、刀具和工件)变形或引起振动，影响加工精度和已加工表面质量。进给力Ff（轴向力）——平行于基面，并与进给方向相平行。图2-26切削合力和分力Ff

3、是设计机床进给机构或校核其强度的主要依据。在上述三个分力中：Fc值最大，Fp≈(0.15~0.7)Fc，Ff≈(0.1~0.6)Fc。由图2-26可知：（2-15）3.切削功率消耗在切削过程中的功率称为切削功率，用Pc（单位：kW）表示。在车削外圆时,Fp不作功,故切削功率应为Fc和Ff作功所消耗的功率之和。（2-16）上式中由于Ff小于Fc，而Ff方向的进给速度又很小，因此所消耗的功率与第一项相比很小（一般小于1~2%），可忽略不计。故一般切削功率可按下式计算即可。（2-17）根据切削功率选择机床电动机时，还要考虑机床的传动效率（m=0.75~0.85）。机床电动机的功率

4、PE应为（2-18）4.单位切削力的概念单位切削面积上的切削力（N/mm2）称为单位切削力，用kc表示：若已知单位切削力kc，即可通过式（2-19）计算切削力Fc。（2-19）二、切削力经验计算公式1．切削力的测量目前常用的测力仪有电阻式测力仪和压电式测力仪。图2-27切削力测量系统2．切削力经验计算公式通过实际测量不同切削工况条件下的切削力，经数据处理，可求得以下切削力经验计算公式（2-20）式中—取决于被加工材料和切削条件的切削力系数；—三个分力公式中，背吃刀量ap、进给量f和切削速度vc的指数；（2-20）—实际加工条件与建立经验计算公式的试验条件不相符时，计算切削力的

5、修正系数。试验条件对切削力影响的修正系数可查阅相关手册。（2-20）表2-3为在不同工况条件下进行车削试验经数据处理得到的上述有关系数和指数。三、影响切削力的因素1.工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高，冲击韧性和塑性越大，则切削力越大。切削脆性材料时的切削力相对较小。工件材料的化学成分、热处理状态等都直接影响其物理力学性能，因而也影响着切削力。2.切削用量的影响（1）背吃刀量ap和进给量fap和f增大都会使Fc增大,但两者影响程度不同:①ap增大使Fc增大，且呈正比；②f增大也会使Fc增大，但不呈正比。在切削层面积相同的条件下，采用大的进给量比采用大的背吃刀量的切削力要小

6、。（2）切削速度切削塑性材料时，在无积屑瘤产生的切削速度范围内，随着vc的增大，切削力Fc减小。在产生积屑瘤的情况下，刀具的实际前角随积屑瘤的成长与脱落变化着。在积屑瘤增长期，vc增大，切削力下降；在积屑瘤消退期,vc增大,切削力上升。切削脆性材料时，对切削力没有显著影响。图2-28切削速度对切削力的影响3.刀具几何参数的影响（1）前角oo增大，h减小，切削力下降。切削塑性材料时，o对切削力的影响较大；切削脆性材料时，由于切削变形很小，o对切削力的影响不显著。（2）主偏角r由图2-26可知，主偏角r增大，背向力Fp减小，进给力Ff增大。（3）刃倾角s改变刃倾角

7、s将影响切屑在前刀面上的流动方向，从而使切削合力的方向发生变化。s增大，Fp减小,Ff增大。s在-45º~10º范围内变化时，Fc基本不变。（4）负倒棱为了提高刀尖部位强度、改善散热条件，常在主切削刃上磨出一个带有负前角的棱台，其宽度为。当＜lf时（lf为切屑与前刀面接触长度），切削力增加的幅度不大；当＞lf时，相当于用负前角的车刀进行切削，与不设负倒棱相比，切削力将显著增大。图2-29负倒棱车刀4．刀具磨损后刀面磨损增大时，后刀面上的法向力和摩擦力都增大，故切削力增大。5．切削液使用以冷却为主的