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切削力计算的经验公式
作者:佚名    转贴自:本站原创
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式中 Fc、Fp、Ff ─分别为主切削力、背向力、进给力;
CFc、CFp、C Ff ─决定于被加工材料和切削条件的系数;
xFc、yFc、nFc、xFp、yFp、nFp、xFf、yFf、nFf ─公式中切削用量的指数;
KFc、KFp、KFf ─三个分力计算中,当实际加工条件与求得经验公式的条件不同时,各种因素对切削力影响的修正系数之积。
各系数、指数及修正系数之值可查阅《金属切削手册》。
***、工件材料及不同加工条件下的单位切削力和单位切削功率的实验统计数据。从手册中可查到这些数据。表3-2几种常用材料的单位切削力、单位切削功率,由式(3-13)计算出Fc。
表3—2 硬质合金外圆车刀切削常用金属材料的单位切削力、单位切削功率
工件材料
单位切削功率/[KW/(mm3/s)]
单位切削力/(N/mm2)
实验条件
名称
牌号
制造热处理状态
硬度/HBS
***几何参数
切削用量范围
钢
45
热轧或正火
187
196210-6
1962
=15°
=75°
=0°
前刀面带卷屑槽
br1=0
Vc=~
ap=1~5mm
f=~
调质(淬火高温回火)
229
230510-6
2305
br1=~
淬硬(淬火低温回火)
44(HRC)
264910-6
2649
r01=-20°
40Cr
热轧或正火
212
196210-6
1962
br1=0
调质(淬火高温回火)
285
230510-6
2305
r01=-20°br1=~
灰铸铁
HT200
退火
170
111810-6
1118
br1=0平前刀面,无卷屑槽
Vc=~
ap=2~10mm
f=~

⑴工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高,剪切强度τs越大,虽然切削厚度压缩比有所下降,但切削力总趋势还是增大的。强度、硬度相近的材料,塑性大,则与刀面的摩擦系数
μ也较大,故切削力增大。灰铸铁及其它脆性材料,切削时一般形成崩碎切屑,切屑与前刀面的接触长度短,摩擦小,故切削力较小。材料的高温强度高,切削力增大。
⑵切削用量的影响
①背吃刀量和进给量的影响背吃刀量ap或进给量f加大,均使切削力增大,但两者的影响程度不同。加大ap 时,切削厚度压缩比不变,切削力成正比例增大;加大f加大时,有所下降,故切削力不成正比例增大。在车削力的经验公式中,加工各种材料的ap指数xFc≈1,而f的指数yFc=~,即当ap加大一倍时,Fc也增大一倍;而f加大一倍时,Fc只增大68%~86%。因此,切削加工中,如从切削力和切削功率角度考虑,加大进给量比加大背吃刀量有利。
②切削速度的影响在图3-15的实验条件下加工塑性金属,切削速度vc>27m/min时,积屑瘤消失,切削力一般随切削速度的增大而减小。这主要是因为随着vc的增大,切削温度升高,μ下降,从而使ξ减小。在vc<27m/min时,切削力是受积屑瘤影响而变化的。约在vc=5m/min时已出现积屑瘤,随切削速度的提高,积屑瘤逐渐增大,***的实际前角加大,故切削力逐渐减小;约在vc=17m/min处,积屑瘤最大,切削力最小;当切削速度超过vc=17m/min,一直到vc=27m/min时,由于积屑瘤减小,使切削力逐步增大。
                             
 
图3-15 切削速度对切削力的影响
切削脆性金属(灰铸铁、铅黄铜等)时,因金属的塑性变形很小,切屑与前刀面的摩擦也很小,所以切削速度对切削力没有显著的影响。
⑶***几何参数的影响
①前角的影响前角γo加大,被切削金属的变形减小,切削厚度压缩比值减小,***与切屑间的摩擦力和正应力也相应下降。因此,切削力减小。但前角增大对塑性大的材料(如铝合金、紫铜等)影响显著,即材料的塑性变形、加工硬化程度明显减小,切削力降低较多;而加工脆性材料(灰铸铁、脆铜等),因切削时塑性变形很小,故前角变化对切削力影响不大。
②负倒棱的影响前刀面上的负倒棱(如图3-16a),可以提高刃区的强度,
                       
 
 
图3-16 负倒棱对切削力的影响
但此时被切金属的变形加大,使切削力有所增加。负倒棱是通过它的宽度b