切削力计算的经验公式.docVIP

切削力计算的经验公式 通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。 　　1 ．指数公式 　　主切削力 (2-4) 　　背向力 (2-5) 　　进给力 (2-6) 　　式中 Fc ————主切削力（ N）； 　　Fp ———— 背向力（ N）； 　　Ff ———— 进给力（ N）； 　　Cfc 、 Cfp 、 Cff ———— 系数，可查表 2-1； 　　xfc 、 yfc、 nfc、 xfp、 yfp、 nfp、 xff、 yff、 nff ------ 指数，可查表 2-1。 　　KFc 、 KFp 、 KFf ---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。 　　2 ．单位切削力 　　单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。 　　kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/(b d·h d) (2-7) 　　式中 AD -------切削面积（ mm 2）； 　　ap ------- 背吃刀量（ mm）； 　　f - ------- 进给量（ mm/r）； 　　hd -------- 切削厚度（ mm ）； 　　bd -------- 切削宽度（ mm）。 　　已知单位切削力 kc ,求主切削力 Fc 　　Fc=kc·ap·f=kc·hd·bd (2-8) 　　式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0.3mm /r时，需乘以修正系数 Kfkc，见表 2-3。 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) 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 Kfkc ， Kfps 1.18 1.11 1.06 1.03 1 0.97 0.96 0.94 0.925 0.9 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；同时工件与刀具之间的相对运动存在着摩擦力。如图 2-15所示，作用在刀具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