金属切屑原理4.ppt

第四章切削力,一、切削力的来源二、切削力的计算三、影响切削力的因素重点和难点掌握切削力的产生、分解、影响因素与计算。,一、切削力的来源和分解1、来源塑性变形（Plasticdeation）弹性变形（Elasticdeation）摩擦力（Frication）,,,,切削力－金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需的力。,2、分解切削力（切向力）Fz（Fc）轴向力（进给力）Fx（Ff）径向力（吃刀力）Fy（Fp）,Kr45、λs0、γo15Fy0.4-0.5Fz、Fx0.3-0.4Fz、Fr1.12-1.18Fz,Fc计算切削功率、设计机床、刀柄、刀片强度以及夹具设计的主要依据。Fp会造成工件变形或引起振动，影响加工精度和已加工表面质量。Ff作用在进给机构上，在设计进给机构或校核其强度时用到它。,切削功率Pm是指车削时在切削区域内消耗的功率，通常计算的是主运动所消耗的功率。式中Fz－主切削力（N）;vc－主运动切削速度。机床电动机所需功率PE应为PEPm/ηmkW式中ηm－机床传动效率,3.切削功率,4.单位切削力单位切削面积的切削力。,测力系统方框示意图l一传感器；2一电桥电路；3一应变仪；4一记录仪,5、切削力的测量（1）测定机床功率及计算切削力（2）用测力仪测量切削力（3）采用计算机辅助测试,二、切削力的计算切削力经验公式的建立，采用单因素法.通过切削力实验建立的车削力实验公式，其一般形式为,,式中CFX、CFy、CFz影响系数，它的大小与实验条件有关；xFx、xFy、xFz背吃刀量，对切削力影响指数；yFx、yFy、yFz进给量，对切削力影响指数；nFx、nFy、nFz切削速度，对切削力影响指数；KFx、KFy、KFz计算条件与实验条件不同时对切削力的修正系数。,结合书本查表计算P61-P63（表4-1表4-4）,四、切削力的影响因素（1）工件材料（2）切削用量（3）刀具角度（4）刀具材料（5）其他因素,（1）工件材料的影响,工件材料的强度、硬度越高，剪切屈服强度τs越高，切削时产生的切削力越大。工件材料的塑性、冲击韧度越高，切削变形越大，切屑与刀具间摩擦增加，则切削力越大。加工脆性材料时，因塑性变形小，切屑与刀具间摩擦小，切削力较小。,例如加工60钢的切削力Fc比45钢增大4，加工35钢的切削力Fc比45钢减小13。,（2）切削用量,背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。进给量f增大，切削力也增大，但切削力的增大与f不成正比（75）。,从切削刀具上的载荷和能量消耗的观点来看用大的进给量f工作，比用大的背吃刀量ap工作更有利。,1）在积屑瘤增长阶段，随着↑，积屑瘤高度↑，切屑变形程度↓，切削层单位面积切削力↓，切削力↓。2）在无积屑瘤阶段，随着切削速度↑，切削温度↑，前刀面摩擦系数↓，变形程度↓，使切削力↓。3）在中速范围内，积屑瘤逐渐减小并消失，使切削力逐渐增至最大。,,（3）刀具角度,,加工塑性材料时，前角↑，剪切角↑，变形系数↓，因此切削力↓；加工脆性材料（加铸铁、青铜）时，由于切屑变形很小，所以前角对切削力的影响不显著。,前角,,前角改变时切削力的修正系数Kγ0F,主偏角,,主偏角kr在30～60范围内增大，由切削厚度ac的影响起主要作用，促使主切削Fz减小；主偏角约在60～90范围内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fz增大。,加工细长轴,主偏角kr对切削力的修正系数KkrF,刃倾角,刃倾角λs的绝对值增大时，使主切削刃参加工作长度增加，摩擦加剧；但在法剖面中刃口圆弧半径rβ减小，刀刃锋利，切削变形减小。上述作用的结果是使Fz变化很小,车削45号钢时刃倾角λs对切削力修正系数KλsF,负倒棱－提高切削力通过其宽度br1和进给量f的比值来影响切削力。,lf－切屑沿前刀面流出时与前刀面的接触长度。切钢lf＝（4～5）f；切铸铁lf＝（2～3）f,刀尖圆弧半径,Kr、ap、f一定的情况下，rε↑Fc变化不大；曲线刃上各点的处的Kr↓，Fp↑、Ff↓,刀具角度变化对切削力的影响,（4）刀具材料的影响因为刀具材料与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，所以直接影响到切削力的大小。一般按立方碳化硼（CBN）刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具的顺序，切削力依次增大。,（5）切削液对切削力的影响减小摩擦（6）刀具磨损对切削力的影响前刀面磨损（－）（月牙洼→前角↑）后刀面磨损（＋）（后角为0→接触面积↑）,