当前位置： >>
金属切削的基础知识
第二章 金属切削的基本知识第一节一、切削运动切削运动与切削要素切削运动是指在切削过程中刀具与工件之间的相对运 动，它包括主运动和进给运动。 1.主运动：是指机床或人力提供的主要运动，它是把工件 上多余金属层切下来的基本运动，是切下切屑最基本的运 动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最 大。 2.进给运动：是指由机床或人力提供的运动，使金属层不 断投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。 由于金属切削加工方式的不同，这两种运动的表现形 式也不相同。如下图所示为几种主要切削加工的运动形式 。第一节切削运动和切削要素切削运动实例第一节切削运动和切削要素?几点说明：? ? ? ? ?1）主运动通常只有一个，进给运动可以是个； 2）主运动和进给运动可有刀具单独实现，但工件单独实现很困难； 3）切削运动一般都是简单的运动； 4）主运动和进给运动可同时也可交替进行； 5）一般主运动速度比较高，大部分切削功率消耗于主运动。第一节切削运动和切削要素待加工表面―需要切去金属 的表面。已加工表面―切削后得到的表面。 过渡表面―正在被切削的表 面。过渡表面亦称为切削表 面或加工表面。二、切削要素切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。1.切削用量切削用量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。（1）切削速度vc：在单位时间内，刀具(或工件)沿主运动 方向的相对位移的瞬时速度,单位是 m/s。旋转运动：v c ??d? nn1000 ? 60(m / s )往复运动：2 Ln v (m / s ) c? 1000 ? 60（2）进给量 f：主运动在每行程(或每转)内,工件与刀具之间沿进给运动方向的 相对位移量,单位mm/r 。 刀具移动的速度vf与 进给量 f 的关系:vf =f×n/60(mm/s)其中 ：f ― mm/rn ― r/min（3）背吃刀量(吃刀深度) ap ：在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度。加工表面与已加工表面的垂直距离。车削、镗孔、扩孔、 铰孔:apap=(dwdw dm 钻削：- dm)/2待加工表面直径已加工表面直径a p=dm -dm/2已加工表面直径返回选择切削用量的基本顺序是：首先，尽量选择较大 的背吃刀量；其次，在工艺装备和技术条件允许的 情况下选择最大的进给量；最后，再根据刀具耐用 度确定合理的切削速度。选择原则： 被吃刀量 ap 粗加工机床功率、系统刚度允许 情况下尽可能大，最好一 次走刀切去全部余量，如 需多次走刀，第一次也要 大些（80%左右）进给量 f机床进给系 统功率和刚 度、刀具和 工件所能承 受的切削力 的限制、表 面粗糙度切削速度 vc考虑机床功率精加工主要考虑工件表 面粗糙度考虑刀具耐用 度,积屑瘤2.切削层横截面要素 切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个过渡表面之间 的部分。切削层横截面要素包括切削宽 度、切削厚度和切削面积三个要素。 (1)切削宽度（aw）：指刀具切削刃与 工件的接触长度，单位是mm。若车刀主 偏角kr,则 aaw ?psin kr（2）切削厚度（ac）:指刀具或工件每 移动一个进给量时，刀具切削刃相邻的 两个位置之间的距离，单位是mm。 车外圆：ac ? f sin krAc ? fa p ? ac aw（3）切削面积（Ac）:指切削层横截面的 面积，单位是 mm 2 。第二节 切削对加工表面的影响切削形成：弹性变形 塑性变形 挤裂 切离 切屑切削过程： 三个变形区（1）第一变形区（2）第二变形区： （3）第三变形区：制造技术切屑种类：1）带状切屑外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。制造技术2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料时，切削层产生弹性变后，一般不经过塑性变形就突 然崩碎，形成不规则的碎 块状屑片，称为崩碎切屑。制造技术3）节状切屑切屑的背面呈锯齿 形，底面有时出现裂 纹。采用较低的切削 速度和较大的进给量 切削中等硬度的钢件 时，容易得到节状切 屑。 切屑形状随着切削条件不同而变化。例如，加大前 角、提高切削速度或减小进给量可将节状切屑变成带 状切屑。因此，生产上常根据具体情况采取不同措施得到所需的切屑，以保证切削顺利进行。切屑的种类(1)带状切屑(2)节状切屑(3)粒状切屑(4)崩碎切屑制造技术金属切削过程及伴生的物理现象带状切屑Vc γo f、ap 工件材料 切削力表面质量Ra节状切屑粒状切屑崩碎切屑高 大 小 塑性好平稳波动小较低 小 较大中等硬度(中碳钢)再降低 再减小 再大 同 波动更大 粗糙制造技术 脆性材料铸铁、黄铜 波动大、振动有波动 较粗糙较光洁一、切削对表面轮廓及表面粗糙度值得影响 切削对表面轮廓及表面粗糙度值得影响主要有以下几个方面： 1.残余面积 2.积屑瘤 （1）积屑瘤的形成切削塑性材料时，由于切屑 底面与前刀面的挤压和剧烈摩擦， 使切屑底层的流动速度低于上层 的流动速度，形成滞流层。当滞 流层金属与前刀面之间的摩擦力 超过切屑本身分子间结合力时， 滞流层的部分新鲜金属就会粘附 在刀刃附近，形成楔形的积屑瘤（2）对加工的影响1）积屑瘤影响：保护刀具，提高刀具的寿命；加工表面质 量下降。 2）控制积屑瘤措施：控制高或低的切削速度；减小进给量、 背吃刀量；使用高效切削液研磨刀具前面；增大刀具前角； 加工前对工件采取适当热处理。3.振动波纹 产生的原因：工艺系统刚性不足、切削力不稳定产生的后果：加工表面出现周期性的纵横向波纹，增大表面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、表层材质变化1.加工硬化加工硬化是指在切削过程中，工件已加工表面受刀刃和后 面的挤压和摩擦而产生塑性变形，使表层组织发生变化，硬度 显著提高的现象。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。制造技术对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件材料。2.残余应力 残余应力是指在没有外力作用的条件下，物体内部保持 平衡而存留的应力。 产生表层残余应力的原因：机械应力引起的塑性变形、 热应力引起的塑性变形和相变引起的体积变化。三者综合决 定残余应力的性质、大小和分布。 综上所述，要解决此类问题可以从刀具材料、刀具角度、切削用量、工件材料、切削液等多方面着手。制造技术第三节切削时将刀具切入工件， 使工件发生变形而成为切屑所 需要的力，成为切削力。 一、总切削力的来源1、克服被加工材料对弹性 变形的抗力； 2、克服被加工材料对塑性 变形的抗力； 3、克服切屑对前刀面的摩 擦力和刀具后刀面对过渡表面 与已加工表面之间的摩擦力。切 削 力制造技术1.在切削过程中， 被切削金属产生弹性变 形和塑性变形，作用在 前、后刀面上的变形抗 力 Fnr 和 Fna； 2.切屑与前刀面相 摩擦产生的摩擦力Ffr 和已加工表面与后刀面 产生的摩擦力Ffa。 综上所述的变形抗 力和摩擦阻力就是总切 削力的来源。制造技术二、总切削力的分解? ?切削力的分解 三个分力：?①切削力 Fz:总切削力作用于主运动方向， 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。 ②进给力Fx:总切削力作用在进给方向，是 设计和校验进给机构强度的主要依据。③背向力Fy:纵车外圆时，总切削力在垂直 进给方向上的分力；背向力 Fy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。 Fy是校验机床刚度和精度的 必要依据。 总切削力：Fr???Fr ? Fx2 ? Fy2 ? Fz2制造技术三、影响总切削力的因素在切削过程中，凡对切削过程中的变形和摩擦有影响的 因素，都将对总切削力产生影响，其中主要因素是以下四种： 1、工件材料 工件材料的强度、硬度越高，切削时变形抗力越大，总 切削力也越大；如材料强度、硬度一致时，塑性、韧性较大， 其总切削力较大。 2、刀具角度 刀具角度中，对总切削力影响较大的是前角（ ? o ）和主 偏角（ ? r）。 3、切削用量 切削用量中的进给量和背吃刀量越大，切削又宽又厚， 切削力亦随之增大。 4、切削液 合理使用切削液可以减小材料的变形抗力和摩擦阻力。制造技术第四节切 削 热切削热是指在切削过程中，由 变形抗力和摩擦阻力所消耗的能 量而转变成的热量。 一、切削热的产生 切削热主要产生的变形区 （如右图），切削热的主要来源 是被切削层金属的弹性变形与塑 性变形、切屑底层与前刀面的摩 擦和工件已加工表面与刀具后面 的挤压和摩擦。 切削塑性金属时，切削热主 要来源于剪切滑移变形区和塑性 滑动变形区；切削脆性金属时， 切削热主要来源于剪切滑移变形 区和弹性挤压变形区。制造技术二、切削热的传散在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。制造技术三、切削温度1.切削温度的概念切削温度是指刀具表面与切屑及工件接触处的平均温度。 切削温度的高低，取决于产生热量的多少和传散热量的快慢。由于切削热分布不均匀，所以切削区各个部位的实际温 度也不相同。切削塑性金属时，刀具前面靠近刀尖和主切削 刃处温度最高；切削脆性金属时，靠近刀尖的后面上温度最 高。切削温度可以测量得到，实际生产中可以凭经验目测切 屑颜色来判断。如：银白色切屑温度最低，约为200℃；深 蓝色切屑温度为600℃左右。切屑颜色越深，切削温度就越 高。制造技术2.影响切削温度的因素影响切削温度的主要因素有工件材料、切削用量、刀具 角度及切削液等。 （1）工件材料 在工件材料的各种物理及力学性能中，对切削温度影响 最大的是强度、硬度和导热系数。 （2）切削用量 在切削用量三要素中，切削速度对切削温度的影响最大， 其次是进给量，背吃刀量影响最小。 （3）刀具角度 在刀具几何角度中，前角和主偏角对切削温度的影响较 大。适当增大前角，切削层金属变形减小，可降低切削温度； 减小主偏角，切削时主切削刃工作长度增加，改善散热条件， 也可降低切削温度。 （4）切削液 在切削过程中，合理选用并正确加注切削液可改善刀具 和工件的润滑条件及散热条件，并能带走一部分热量，可以 有效地降低切削温度。制造技术第五节切削液切削液（cutting fluid, coolant）是一种用在金属切 削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用 液体，切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成，同 时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功 能、防腐功能、易稀释特点。 一、切削液的作用 1.冷却作用 切削液的冷却作用是通过它和因切削而发热的刀具（或 砂轮）、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和 工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的 热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削 液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度（或流 动性）有关。水的导热系数和比热均高于油，因此水的冷却 性能要优于油。制造技术2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附制造技术膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时 它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离， 随切削液带走，防止划伤已加工表面，保持界面清洁。 4.防锈作用 在金属切削过程中，工件要与环境介质及切削液组成分 解或氧化变质而产生的油泥等腐蚀性介质接触而腐蚀，与切 削液接触的机床部件表面也会因此而腐蚀。此外，在工件加 工后或工序之间流转过程中暂时存放时，也要求切削液有一 定的防锈能力，防止环境介质及残存切削液中的油泥等腐蚀 性物质对金属产生侵蚀。特别是在我国南方地区潮湿多雨季 节，更应注意工序间防锈措施。制造技术二、切削液的种类 切削液可分为水溶性和非水溶性两大类，其中水溶性切 削液有水溶液、乳化液；非水溶性切削液有切削油。 1.水溶液 水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液。 水溶液的主要作用是冷却。新型的离子型水容液，切 削时，由于静电摩擦产生的静电荷可与水溶液中离子反应而 迅速消除，从而降低了切削温度，提高了刀具耐用度。 2.乳化液 乳化液是由水和油再加乳化剂均匀混合而成的，即用 乳化油加70％～98％的水稀释而成的乳白色或半透明状液 体，它由切削油加乳化剂制成。 乳化液具有良好的冷却和润滑性能。乳化液的稀释程度 根据用途定。浓度低的乳化液冷却、清洗作用较强，适于粗 加工和磨削时使用；浓度高的乳化液润滑作用较强，适于在 精加工时使用。 3.切削油制造技术切削油主要是由矿物油加入动、植物油和油性或极压添 加剂配制而成的混合油。 A、以矿物油为基体加入油性添加剂的混和油，一般用 于低速切削有色金属及磨削中； B、极压切削油，是在矿物油中添加极压添加剂制成， 适用于重切削和难加工材料的切削。 切削油的主要作用是润滑，它可大大减少切削时的摩 擦热，降低工件的表面粗糙度值。加入添加剂后，油膜能耐 高温、高压，润滑作用可显著增加。 三、切削液的选用 （1）粗加工 粗加工时，切削用量大，产生的切削热量多，容易使刀 具迅速磨损。此类加工一般采用冷却作用为主的切削液，如 离子型切削液或3％～5％乳化液。制造技术切削速度较低时，刀具以机械磨损为主，宜选用润滑性 能为主的切削液； 速度较高时，刀具主要是热磨损，应选用冷却为主的切 削液。 硬质合金刀具耐热性好，热裂敏感，可以不用切削液。 如采用切削液，必须连续、充分浇注，以免冷热不均产生热 裂纹而损伤刀具。 （2）精加工 精加工时，切削液的主要作用：提高工件表面加工质量 和加工精度。 加工一般钢件，在较低的速度（6.0m/min～30m/min） 情况下，宜选用极压切削油或10％～12％极压乳化液，以 减小刀具与工件之间的摩擦和粘结，抑制积屑瘤。 精加工铜及其合金、铝及合金或铸铁时：宜选用粒子型 切削液或10％～12％乳化液，以10％～12％极压乳化液， 以降低加工表面粗糙度。制造技术注意:?A、加工铜材料时，不宜采用含硫切削液，因为硫对铜有腐 蚀作用。 B、加工铝时，也不适于采用含硫与氯的切削液，因为这两 种元素宜与铝形成强度高于铝的化合物，反而增大刀具与切 屑间的摩擦。也不宜采用水溶液，因高温时水会使铝产生针 孔。?(3)难加工材料的切削?一般处于高温高压的边界润滑摩擦状态，应选用润滑性能好 的极压切削油或高浓度的极压乳化液。当用硬质合金刀具高速切削时，可选用冷却作用为主的低浓 度乳化液。制造技术?四、切削液的加注方法 1.浇注法使用方便，应用广泛，但 冷却效果差，切削液消耗量较 大。 2.喷雾法将切削液经雾化后喷到切 削区域，雾状液体在高温的切 削区域很快被汽化，因而冷却 效果显著，切削液消耗量较少。制造技术3.高压法将切削液经高压泵压出，浇注到切削区域。当 加工深孔或较难加工材料时，用此法较好。制造技术常用的刀具材料（1）碳素工具钢 （2）合金工具钢（3）高速钢（4）硬质合金：钨钴类（YG）钨钛钴类（YT） （ 5 ）涂层刀具和其他刀具材料：陶瓷、人造 金刚石等制造技术常用刀具材料性能特征刀具材料 碳素工具钢 性能特征 61~65HRC，高温强 度低、淬火时易裂、 变形。 61~65HRC，高温强 度比碳素钢稍好。 61~65HRC， 600 ° C 红 热 性 尚 好。耐磨性稍好。 60~75HRC ， 能 耐 1000° C 高温， 耐磨 性好。 91~95HRA 热 硬 性 好，耐磨抗弯性差， 易碎。 73~9000HV， 热硬性 高， 可耐 1500° C， 与铁 素的亲和力小。 1000HV， 热硬性好。 刀具种类及切速 丝锥、锉刀、锯 条、小钻头 适用工件材料 适用加工条件 低 强 度 、 软 材 简单手动工具 料、有色金属及 塑性材料 同上 热 处理变形小 的低速工具 低、中强度和硬 复杂刀具 度的材料合金工具钢 高速钢硬质合金陶瓷材料拉刀、绞刀、钻 头 钻头、铣刀、齿 轮刀具（低、中 速） 车、铣、拉、刨、 中 等 以 上 强 度 各种刀具 钻头、 绞刀 （中、 和硬度的材料 高速） 车刀（高速） 各种材料 不可断续切削立方氮化硼车刀、铣刀（中 ―高速）人造金刚石车刀、铣刀、砂 轮等淬硬合金钢、高 速钢、淬硬、冷 硬铸铁、纯镍高 温合金 硬 质合 金、陶 瓷、玻璃、有色 金属及合金用于连续切 削 、避免冲击 振动 不 易加工的铁 族金属制造技术涂层刀具涂层刀具是在韧性较好的硬质合金或高速 钢刀具体上涂覆一包层耐磨性较高的金属化合物 （如：氮化钛、氧化铝等）而获得的。制造技术第二节 刀具材料和刀具结构刀具材料要求（1）较高的硬度。（2）较高的红热性。（热硬性）（3）较好的耐磨性。 （4）足够的强度和韧性。（5） 工艺性（可切削性、刃磨、热处理等性能）。制造技术刀具结构1.车刀切削部分的组成 一尖、两刃、三面、四个刀具角度 （1）前刀面：切屑流经的表面 （2）主后刀面：与待加工表面相对 （3）副后刀面：与已加工表面相对制造技术2. 车刀切削部分的角度（1）辅助平面：坐标参考系基面：与切削速度方向垂直 切削平面：与加工表面相切主剖面(正交平面)： 与主切削刃在基面上投影垂直制造技术3.刀具角度主偏角kr： 基面中， 主切削刃与进 给方向的夹角 副偏角kr’ ： 基面中， 主切削刃与进 给反方向的夹 角制造技术前角γ0： 主剖面中，前刀面 与基面的夹角后角α0：主剖面中，主后刀 面与切削平面的夹 角 刃倾角λs ：切削平面中，主切削刃与基面的夹角制造技术4．刀具角度的选择（ 1 ）主偏角： kr 减小，切削刃接触面积大， 切屑宽度增加，刀具的强度增大，但径向力Fy 也增大。（刚性好取45°，一般取75°，细长 轴取90°）制造技术（2） 副偏角 kr’：主要是减少副切削刃与加工表面之间的摩擦，增大副偏角，减小 了摩擦，改善加工表面， 但加工表面变粗 糙。一般取5°--15°。制造技术（3）前角γ0：增大前角切削变形减少，切削轻快，但若前角过大，导热体积小，切削部分强度减小。（硬质合金取-5°-- +20°,高速钢取5°-- 10°。（4）后角α0：减少主后面与工件之间摩擦， 后角越大，摩擦减小，但刀头的强度也随之减 弱。取4°-- 6°。制造技术端面车刀的刀具角度αKr0γ0fKr’制造技术
更多搜索：
All rights reserved Powered by
文档资料库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。高速切削时切削参数对切削力的影响_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
高速切削时切削参数对切削力的影响
阅读已结束，下载文档到电脑
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢切削力与切削功率
我的图书馆
切削力与切削功率
切削力与切削功率&
切削力及其分解、切削功率
（1） 切削力产生与切削力分解 切削加工时，刀具作用下，被切削层金属、切屑和工件已加工表面金属都要产生弹性变形和塑性变形，这些变形所产生抗力分别作用前刀面和后刀面上：同时，切屑沿前刀面流出，刀具与工件之间有相对运动，还有摩擦力作用刀面和后刀面上。这些作用刀具上合力就是总切削力F，简称切削力。
&&&& F受很多因素影响，，其大小和方向都是不固定。便于分析切削力作用和测量切削力大小，常常将总切削力F分解为如图1-9所示三个互相垂直切削分力：
1)切削力Fc是总切削力主运动方向上分力。，它垂直与基面，是切削力中最大一个切削分力。其所消耗功率占总功率95%~99%。它是计算机床动力，校核刀具、夹具强度与刚度主要依据之一。
2) 背向力Fp是总切削力切削深度方向上分力。它基面内，与进给运动方向垂直。
&&&&&&&&& 图1-9 切削力分解
此力作用机床一夹具一工件一刀具系统刚度最弱方向上，容易引起振动与加工误差，它是设计和校验系统刚度和精度基本参数。
3) 进给力Ff是总切削力进给运动方向上分力。它基面内，与进给运动方向一致。Ff作用机床进给机构上，是计算和校验机床进给系统动力、强度及刚度主要依据之一。
由图1-9可知，总切削力F与三个切削分力之间关系为
&& （1-1）
（2） 切削功率 消耗切削过程中功率称为切削功率pm。切削功率为切削力Fc&&和进给力Ff所消耗功率之和，因背向力Fp没有位移，不消耗功率。切削功率（W）为
式中：Fc—切削力（N）
&&&& υc—切削速度（m/s）
&&&&& Ff—进给力（N）
&&&& υf—进给速度（mm/s）。
一般情况下，Ff所消耗功率（约占pm1%~2%）远小于Fc所消耗功率，，式（1-2）可简化为
按上式求Pm后，如要计算机床电动机功率PE，还应将Pm除以机床传动效率ηm（一般取ηm=0.75~0.85），即
2.切削分力经验公式
目前，生产中计算切削分力经验公式可分为两类：一类是按单位切削力进行计算。
（1） 计算切削力指数公式 用指数公式计算切削力是生产实际中或广泛作用，其形式为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (1-5)
式中CFc、CFP、CFf—决定于被加工材料和切削条件系数：
xFC、yFC、nFC、xFp、yEP、nFP、
xFf、yFf、nFf、—分别为三个分力公式中切削深度ap、进给量f和切削速度υc指数：
kFC、kFP、kFf、—分别为三个分力计算式中，当实际加工条件与求经验公式时条件不符时，各种因素对切削分力修正系数积。
设kMF、KyOF、kKRF、kλSF、 kR∈F、kTF分别为被加工材料力学性能，刀具前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径、耐用度改变时对切削分力修正系数，并以kF表示kFC、kFP、kFf，则
&&&&&&&&& KF=kMF、KyOF、kKRF、kλSF、 kR∈F、kTF&&&& （1-6）
式（1-5）中各系数、指数数值，以及式（1-6）中各种切削条件下修正系数数值可本书有关章节中查。
（2） 用单位切削力计算切削力和功率 单位切削力p是单位切削层公称横截面积（m2）上切削力（N），&(1-7)：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (1-8)
式中& Fc—切削为（N）:
&&&&& AD—切削层公称横截面积（m2）:
&&&&& bD—切削层公称宽度（mm）：
&&&&& hD—切削层公称厚度（mm）：
&&&&& ap—切削深度（mm）：
&&&&& f—进给量（mm/r）。
&单位切削功率pc是单位时间内切除单位体积材料所需切削功率（W/(m3/s)).
&式中&& Q—材料切除率（m3/s）：
&&&&&&& υc—切削速度（m/s）：
&&&&&&&& pc—切削功率（W）：
&&&&&&&&&&（1-10）
&将Q、Pc、代入式（1-9）
，知道了单位切削力p，就可由式（1-8）计算出切削力FC，并用式（1-10）计算出切削功率pc。
&& 单位切削力具体数值可有关文献中查到。表1-1是硬质合金外圆车刀车削几种常用材料单位切削力和单位切削功率。
表1-1硬质合金外圆车刀切削常用金属材料时单位切削力与单位切削功率
单位切削力P/（N/mm2）
单位切削功率pc/(kw/(mm3/8))f=0.3mm/r
制造、热处理状态
刀具几何参数
切削用量范围
Y0=15°
Kr=75°
λs=0°
前刀具带卷屑槽
υ0=90~150m/min
f=0.1~0.5mm/r
碳素结构钢，合金结构钢
热轧或正火
调质（淬火及高温回火
Y0=15°,kr=75°,λs=0°by1=0.1~0.15mm
Y0=-20°前刀面带卷屑槽
淬硬（淬火及低温回火）
单位切削力p/（N/mm2）f=0.3mm/r
单位切削功率pc/(kw/(mm3/s)f=0.3mm/r
制造、热处理状态
刀具几何参数
切削用量范围
у°=15°
κr=75°
λs=0°
byl=0前刀面卷屑槽
υc=90~150m/min
f=0.1~0.5mm/r
2109 x10-6
1Cr18Ni9Ti
淬火及回火
у0=20°, κr=75°, λs=0°, byl=0,前刀面带卷屑槽
у0=15°κr=75°
λs=0°
byl=0,平前刀面，无卷屑槽
υc=1.17~1.42m/s(70~85m/min),ap=2~10mm,f=0.1~0.5mm/r
1413 x10-6
1344 x10-6
у0=15°κr=75°
λs=0°
byl=0,前刀面上带卷屑槽
52~55（HRC）
3434{f=0.8}
3434 x10-6
у0=0°κr=12~14°λs=0°, byl=0平前刀面，无卷希望槽
υc=0.117m/s(7m/min)ap=1~3mm,f=0.1~1.2mm/r
3139 x10-6
2845{f=1.2}
2845 x10-6
814.2{у0=15°}
814.2 x10-6
у0=15°，25°，κr=75°λs=0°byl=0
平前刀面，无卷屑槽
υc=180m/min,ap=2~6mm,f=0.1~0.5mm/r
706.3{у0=25°}
706.3 x10-6
淬或及时效
833.9{у0=15°}
833.9 x10-6
765.2{у0=25°}
765.2 x10-6
铜及铜合金
1422 x10-6
у0=15°，κr=75°λs=0°byl=0，平前刀面，无卷屑槽
υc=1.83m/s(110m/min), ap=2~6mm,f=0.1~0.5mm/r
735.8 x10-6
686.7 x10-6
1619 x10-6
2413 x10-6
у0=20°κr =90°λs=0°byl=0.15mm,y01=-5°,前刀面上带卷屑槽
υc=40m/min,ap=1~5mm,f=0.1~0.4mm/r
注：1、切削各种钢，用YT15刀片：切削不锈钢、各种铸铁与铜、铝，用YG8或YG6刀片：用YW2刀片。
2、不加切削液。
&&&&& 表1-2 影响切削力因素
&&&&&&&&&& 说明
别加工材料强度越高，硬度越大，切削力就越大：工件材料加工硬化倾向性大，则切削力将增大：工件材料中添加硫，铅等元素（易切削钢），切削力减小，加工铸铁等脆性材料时，切削层塑性变形很小，加工硬化小，形成崩碎切屑与前刀面摩擦力小，故切削力小：同意材料热处理状态不同、金相组织不同，也会影响切削力大小。
切削深度ap、进给量f
切削深度ap进给量f增加时， 抗力和摩擦力增大，切削力也随之增大，但二者对切削力影响程度不同，一般情况下，当ap增加一倍时，切削力约增加一倍，而当f增加一倍时，切削力只增加68%~86%。
切削速度υc
加工塑性金属时，切削速度υc对切削力影响呈波浪形。低速范围内(υc＜50m/min)时，切削速度增大，切削温度升高，摩擦力逐渐减小，切削力又随之减小。
切削脆性金属时，因塑性变形很小，切削与前刀面摩擦也小，故υc对切削力影响也小。
刀具前角越大，切削层变形越小，故切削力也减小，前角对切削力影响程度切削速度增大而减小，这是高度切削时切削温度增高，使摩擦、加工硬化程度和塑性变形都减小缘故：加工铸铁等脆性金属材料时，前角对切削力影响不显著。
当切削层公称横截面积不变时kr增大，切削层公称厚度增大，切削层变形减小，故切削力Fc减小，但当kr大于60°~75°时，到尖圆弧半径作用比重加大，Fc又略有上升：kr增大、Fp减小，Ff增大且增大较多。
刃倾角λs
λs很大范围（从-40~+40）内变化时，对Fc没有什么影响，但λs减小时，Fp增大，Ff减小。
刀尖圆弧半径λ∈
λ∈对Fc影响不大。λ∈增大时，Fp将增大。
刀具与被加工材料间摩擦因数，直接影响着切削力大小。同样切削条件下，高速钢刀具切削力最大，硬质合金次之，陶瓷刀具最小。
切削液润滑性能越高，切削力降低越明显。
刀具后 刀面磨损后，接触摩擦增大，切削力增大：刀具前刀面上因磨损而形成月牙洼时，增大了前角，切削力减小。
影响切削力因素（见表1-2）
切削力测量
测量切削分力方法有两类：一类是间接测量法，例如把应变片贴滚动轴承外环上、用为移计测量主轴或刀架变形量、测量驱动电动机耗电功率或转差率、测量静压轴承压力等，利用这些方法便可间接测量切削力大小：另一类是直接测量法，主利用各种测力仪来进行测量。常用测量仪是应变片式和压电式两种，其工作原理是利用切削力作用测力仪弹性元件上所产生变形，或作用压电晶体上产生电荷转换后，来测量各切削分力。
（1） 电阻应变片式测力仪这种测量仪具有灵敏高度，量程范围大，既可用语静态、也可用于动态测量，以及测量精度较高等特点。
测量仪常用电阻软件叫做电阻应变片。将若干电阻应变片紧贴测量仪弹性元件发生变形，使应变片电阻值改变，破坏了电桥平衡，有与切削力大小相应电流输出，经放大、标定后就可读出三向切削力之值。
&&&& 图1-10 八角环车削测力仪及应变片布置
（2） 压电式测力仪这是一种灵敏度高，刚度大，自振频率高，线性度和抗相互干扰都较好且无惯性高精度测力仪，特别适用于测量动态力及瞬时力。其缺点是易受湿度影响，连续测量稳定或变化不大力时，会产生因电荷泄漏而引起零点漂移，影响测量精度。压电测力仪工作原理是利用石英晶体或压电陶瓷压电效应。受力时，她们表面将产生电荷，电荷多少与所施加压力成正比而与压电晶体大小无关。用电荷放大器转换成相应电压参数，可测出力大小（见图1-11a）。
将几个石英元件按次序机械排列一起，就可构成多向力传感器（见图1-11b）。加传感器上力作用石英片上，石英晶体切割方向选择不同，各受力方向上灵敏度不同，故能分别测出各个切割分力。
&&&&&&&& 图1-11& 压电式传感器
a)&&&& 但向测力传感器及测力系统& b）三向测力传感器
1—压电传感器& 2—电荷放大器 3—峰值电压表 4—阴极射线示波器 5—光线示波器 6—聚四氟套 &7—晶片 8—盖 9—电子束焊缝 10—基座
TA的最新馆藏[转]&
喜欢该文的人也喜欢