機械制造技術(shù)基礎(chǔ)B 第三章 第2節(jié) 切削力

第三章切削過程及控制

第二節(jié)切削力

切削力

是指金屬切削時，刀具使工件材料變形成為切屑所需要的力。在切削過程中，切削力決定切削熱的產(chǎn)生，影響刀具磨損和使用壽命、加工精度和加工質(zhì)量；在實際生產(chǎn)中，切削力又是設(shè)計生產(chǎn)工藝和制造裝備、監(jiān)控切削加工過程的重要依據(jù)。切削力的研究意義何謂切削力研究切削力的規(guī)律和計算方法，有助于分析切削機理。

第三章切削過程及控制

第二節(jié)切削力

一、切削力的來源在刀具作用下，被切削層金屬、切屑和已加工表面層金屬都要產(chǎn)生彈性變形和塑性變形。切削力來源于兩個方面：

（1）切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力。

（2）刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。

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二、切削力的合力及分力1.切削力的合力

切削力的合力

是指所有變形抗力和摩擦阻力的合力。如圖，不考慮副切削刃的作用和其它因素的影響，合力F定在主剖面內(nèi)。

為便于測量和應(yīng)用，將合力F分解為三個相互垂直的分力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z。

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2.切削力的分力

Fz—主切削力或切向力，垂直于基面，與切削速度的方向一致。是計算功率，設(shè)計零件的主要依據(jù)。

Fy—切深抗力或吃刀力，在基面里，并與進給方向垂直。

Fx

—進給抗力或走刀力，在基面里，并與進給方向平行。

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三、切削功率切削功率是指消耗在切削過程中的功率。因Fy方向無進給位移，F(xiàn)x消耗的功率很小，可忽略不計，故切削功率為主切削力Fz所消耗的功率，即考慮機床的傳動效率ηm，則機床電機功率為：

一般取η

=0.75~0.85。

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第二節(jié)切削力

四、切削力計算的經(jīng)驗公式主切削力、切深抗力、進給抗力的經(jīng)驗公式如下：公式中的系數(shù)、指數(shù)取決于工件材料和加工條件。

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第二節(jié)切削力

五、影響切削力的因素1.工件材料的影響

工件材料的強度、硬度↑，材料的τ↑，則切削力↑；

材料的強度、硬度相近，若塑性↑，摩擦μ↑切削力↑；灰鑄鐵等脆性材料，是崩碎切屑，摩擦μ↓，切削力↓；2.切削用量（ap、

f、v）的影響

①被吃刀量

ap↑，或進給量f↑，均使切削力Fz↑；

②

ap↑，F(xiàn)z成正比例↑；f↑，F(xiàn)z是68%~86%↑；

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第二節(jié)切削力

③切削速度v的影響當

v>27m/min時，無積屑瘤，溫度↑，μ↓，ξ↓，F(xiàn)↓；

當17<v≤27時，積屑瘤↓，實際前角γ0↓，F(xiàn)↑；

當

5<v<17時，積屑瘤↑，實際前角γ0↑，F(xiàn)↓。

切削脆性材料時金屬塑性變形↓，刀-屑摩擦↓，v對切削力F

無顯著影響。加工塑性金屬時

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第二節(jié)切削力

3.刀具幾何參數(shù)的影響④刃傾角的影響當λ0↓，F(xiàn)y↑，而Fx↓，F(xiàn)z基本不變。①前角的影響加工塑性金屬時，γo↑，變形

ξ↓，摩擦系數(shù)μ↓，刀-屑間的摩擦力↓，故F↓。切削脆性材料的塑變很小，故γo的變化對Fz的影響較小。②副倒棱的影響在鋒利切削刃上磨出適當寬度的負倒棱，可以提高刃區(qū)的強度，但又使金屬變形ξ↑，造成F↑。