切削力计算的经验公式.doc

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切削力计算的经验公式
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表 2-3 进给量?对单位切削力或单位切削功率的修正系数 Kfkc， Kfps
f /(mm/r)










Kfkc ， Kfps




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切削力的来源、切削分力
金属切削时，切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形；同时工件与***之间的相对运动存在着摩擦力。如图 2-15所示，作用在***上的力有两部分组成：
　　1. 作用在前、后刀面上的变形抗力 Fnγ 和 Fnα ;
　　2. 作用在前、后刀面上的摩擦力Ffγ 和 Ffα 。
这些力的合力 F称为切削合力，也称为总切削力。总切削力 F可沿 x,y,z方向分解为三个互相垂直的分力 Fc、 Fp、 Ff，如图 2-16所示。 主切削力 Fc 总切削力 F在主运动方向上的分力；背向力 Fp 总切削力 F在垂直于假定工作平面方向上的分力；进给力 Ff 总切削力在进给运动方向上的分力。
　　车削时各分力的实用意义如下：
　　主切削力 F c 作用于主运动方向，是计算机床主运动机构强度与刀杆、刀片强度及设计机床夹具、选择切削用量等的主要依据，也是消耗功率最多的切削力。
　　背向力 F p 纵车外圆时，背向力 F p不消耗功率，但它作用在工艺系统刚性最差的方向上，易使工件在水平面内变形，影响工件精度，并易引起振动。 F p是校验机床刚度的必要依据。
　　进给力 F f 作用在机床的进给机构上，是校验进给机构强度的主要依据。
影响切削力的主要因素
　1. 工件材料的影响
　　工件材料的物理机械性能、加工硬化能力、化学成分和热处理状态，都对切削力产生影响。
　　由表 2-2可以看出，工件材料的硬度愈高，则切削力愈大。工件材料虽然硬度、强度较低，但塑性、韧性大，加工硬化能力大，其切削力仍很大。如 1Cr18Ni9Ti 等不锈钢。　
　　在普通钢中添加含硫或铅等金属元素的易切钢，其切削力比普通钢降低 20～ 30％。
　　同一种材料热处理状态与金相组织不同，切削力也有很大差异。
　　切削脆性材料（如铸铁）时，塑性变形小，加工硬化小，切屑与前刀面接触少，摩擦小，因此切削力也较小。
　　2 ．切削用量的影响
　　如图 2-17所示，背吃刀量 a p和进给量 f是通过对切削面积和单位切削力的变化而影响切削力的。背吃刀量 a p增大，切削宽度 b d也增大，剪切面积 As和切屑与前刀面的接触面积按比例增大，第一变形区和第二变形区的变形与摩擦相应增大。当背吃力量增 大一倍时，切削力也增大一倍。进给量 f增大，切削厚度 h d增大，而切削宽度 b d 不变，这时剪切面积虽按比例 增大，第二变形区的变形未按比例增大。而进给量增大，平均变形变小，单位切削力降低，因此，进给量 f增大一倍，切削力约增加 70～ 80％。
　　从上述分析可知， a p和 f对切削面积的影响相同，但对单位切削力的影响不同。 a p 增加时单位切削力不变， f增加时，单位切削力减小，当切削面积 A d相等时，为了减小切削力，可以选择大的进给量 f，小的背吃刀量 a p，即采用窄而厚的切屑断面形状。图 2-18为车削 45钢时， a p与 f对切削力影响的实验曲线。
　　切削速度 v c对切削力的影响呈波浪形变化，如图 2-19所示。由切削变形一节所述可知，切削速度 v c小于 50m /min的范围内，随着速度的增加，积屑瘤由小变大又变小，切削力则随之由大变小又变大。速度 v c继续增高，切削温度上升，切削力又下降，但变化较小。如 v c从 50m /min增加至 500m /min时，切削力减少约 10％。生产中的高速切削技术就可减小切削力，提高切削效率。
　　3. ***几何参数的影响
(1) 前角的影响
　　在***几何参数中前角对切削力的影响最大。如图 2-20所示。前角愈大，
　　　
　　切屑易于从前刀面流出，切削变形小，从而使切削力下降，但前角γ0对三个切削分力的影响是不同的。同时，工件材料不同，前角的影响也不同，对塑性较大的材料，如紫铜、铝合金等