1、第四章 切削力,切削力的來(lái)源： 被切削材料的彈性、塑性變形抗力 刀具與切屑、工件表面之間的摩擦力,將切削合力F分解為三個(gè)互相垂直的分力Fc 、Ff 、Fp Fc 主切削力，與切削速度方向一致 Ff 進(jìn)給力，與進(jìn)給方向平行，車外圓時(shí)稱為軸向力 Fp 背向力(切深抗力)，與進(jìn)給方向垂直，又稱徑向力,一、切削力的分解,二、切削力與切削功率的計(jì)算,（一）用指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力,（二）用單位切削力計(jì)算切削力 單位切削力 kc=Fc/Ac= Fc/(ap f) = Fc/(ac aw) 可查手冊(cè) Fc= kc Ac KFc KFc為切削條件修正系數(shù),式中KFc、 KFf、 KFp 為切削條件修正系數(shù)，

2、xFc、 yFc、 zFc等為指 數(shù)，均可在切削用量 手冊(cè)中查到。,（三）計(jì)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 為切削力、 進(jìn)給力（N）； v 為切削速度（m/s）； nw為工件轉(zhuǎn)速（r/s）； f 為進(jìn)給量（mm/r）,2. 電動(dòng)機(jī)功率 Pm PmPc/m m 為機(jī)床傳動(dòng)效率,三、切削力的理論公式,簡(jiǎn)化Fc,令：,x=,作用角 ，合力與切削速度的夾角,合力與剪切面的夾角,化簡(jiǎn)思路：,利用：,利用：,令：,（用直線代曲線）,不同C不同,討論： 1.工件材料強(qiáng)度增大 ， 增大 ， 增大，但同時(shí) 增大， 減小， 減

3、小?？偟膩?lái)說(shuō)， 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,同時(shí) 減小，引起 減小 總的來(lái)說(shuō)， f 增大 增大 ，不成正比例。,4. 增大 ， ，C減小, 顯著減小.,四、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式,視切削條件乘修正系數(shù),(一)、切削力的測(cè)定,1 .方法: 電阻式測(cè)力儀, 壓電 式測(cè)力儀,3.壓電式測(cè)力儀原理,2. 電阻式測(cè)力儀原理,(二)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及經(jīng)驗(yàn)公式的建立,1.單向切削力指數(shù)公式,例：當(dāng)ap=4時(shí)，,(1).用直線 擬合,正規(guī)方程,檢驗(yàn)：當(dāng) 時(shí) 與868(實(shí)測(cè)值)誤差大。,最小二乘擬合 思路：,以知某些點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不知函數(shù)關(guān)系,

4、找近似函數(shù),代替,其中,稱為基函數(shù),評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如,最小，則P(X)稱為f(x)的最小二乘擬合函數(shù),其中：yi為實(shí)測(cè)值， P(Xi)為實(shí)測(cè)時(shí)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算值,用指數(shù)曲線,擬合,檢驗(yàn)：,用作圖法建立公式,用作圖法建立公式,2.多元切削力公式,推導(dǎo)見(jiàn)周澤華88頁(yè),五、影響切削力的因素,（一）工件材料的影響 工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性越大，切削力越大。 1.s、HBS Fc , 雖然h Fc ， 但總體Fc 2. s、HBS 相近，但較大， 則強(qiáng)化系數(shù)n ， ， Fc 如1Gr18Ni9Ti的Fc大于45鋼的Fc,五、影響切削力的因素,（二）切削用量的影響 apAc成正比， kc不變， ap的 指數(shù)約

5、等于1，因而 切削力成正比增加 fAc成正比，但 kc略減小， f 的 指數(shù)小于1(0.750.9)， 因而 切削力增加但與f 不成正比,速度v 對(duì)F 的影響分為有積屑瘤和無(wú)積屑瘤兩種情況 在無(wú)積屑瘤階段， v 變形程度切削力減小,實(shí)際生產(chǎn)中，粗加工時(shí)，可減小ap，增大f，在相同生產(chǎn)率的情況下可減小切削力和切削功率。,1. 在積屑瘤增長(zhǎng)階段 隨v 積屑瘤高度 變形程度，F(xiàn) ,2. 在積屑瘤減小階段 v 變形程度，F(xiàn) ,3. 在無(wú)積屑瘤階段 隨v ，溫度升高，摩擦 系數(shù)變形程度 F 計(jì)算F 時(shí)乘以修正系數(shù)Kv,（三）刀具幾何參數(shù)的影響 1. 前角0 的影響 加工塑性材料時(shí)，0 變形程度F,Fc,

6、加工脆性材料時(shí)，切削變形很小， 0對(duì) F 影響不顯著 0 30或高速切削時(shí)， 0對(duì) F 影響不顯著,2. 主偏角r的影響 （1）r對(duì)Fc影響較小， 影響程度不超過(guò)10% r在6075之 間時(shí)，F(xiàn)c最小。,（2）r對(duì)Fp、 Ff影響較大 Fp FD cosr Ff FD sinr Fp隨r 增大而減小， Ff隨r 增大而增大,3. 刃傾角s的影響 （1）s對(duì)Fc影響很小,（2） s對(duì)Fp、 Ff影響較大 Fp隨s增大而減小， Ff隨s增大而增大,4.負(fù)倒棱b1的影響,b1 與f 之比增大, 切削力隨之增大。 當(dāng)切鋼b1/f 5或 切鑄鐵b1/f 3時(shí)， 切削力趨于穩(wěn)定，接 近于負(fù)前角的狀態(tài)。,5.刀尖圓弧半徑r的影響,（1）r對(duì)Fc影響很小 （2）Fp隨 r增大而增大 Ff隨 r增大而減小,r增大相當(dāng)于r減小的影響,（六）刀具材料的影響 按立方氮化硼、陶瓷、涂層、硬質(zhì)合金、高速鋼順序， 切削力依次增大。,（五）切削液的影響 切削液潤(rùn)滑作用越好，力