第4章切削力课件.pptVIP

* 教学内容 教学重点 合力、分力、切削功率的计算方法 主要因素对切削力的影响规律 第4章 切削力 金属切削原理与刀具 第 5 讲 导 言 切削力是工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力 切削力使工件变形 加工时产生让刀 机床结构设计与部件强度、电机功率计算主要参数 自动化精密加工用来检测监控刀具磨损、表面质量 是影响工艺系统强度、刚度、加工质量的重要因素 是设计机床 刀具 夹具和计算动力消耗的主要数据 使工件加工尺寸、精度变化 4.1 切削力构成 切削合力与分力 切削功率 一 切削力的构成 工件与切屑的弹、塑变形抗力：Frn、Fan 刀具与切屑 工件与刀具摩擦阻力：Frf Faf 二 切削合力与分力 F 等于变形抗力与摩阻力的矢量和 F方向、大小均不易测定 通常Fa很小不计 vc Frf Faf Fan F Frn Fa Fr 切 屑 刀 具 工 件 主要是前刀面受力Fr 1 切削合力 FC Ff Fp 2 直角坐标中切削分力 主切削力Fc 选取刀杆 刀片 夹具 切削用量的重要依据 影响工件精度 引起振动 背向力Fp 影响工件挠度 切削振动 进给力Ff 设计机床主传动机构 与选取电机功率的依据 不消耗功率 计算 检验进给机构强度 uf κr = 450 γo= 150 λs = 00时 Fc : Fp : Ff = 1: (0.4～0.5) : (0.3 ～0.4) 关系解析式 3 切削合力与切削分力间关系 主偏角对分力间的影响 解决背向力不利影响办法 外圆车削时 因Fp方向没有位移 故消耗功率为零 三 切削功率 目前国内外都用 实用简便 电动机功率 单位切削力 四 单位切削力实验公式 4.2 切削力的测量、计算 方法: 理论计算→公式复杂；实验方法→简单近似 利用测得数据建立实验公式和实验图表 主要元件是测力传感器 两类常用类型：电阻应变片式、压电晶体式 一 测量方法 1 直接测量方法 电功率法 2 间接测量方法 测力仪法 测量误差大 快捷 电阻应变片式测力仪 常用八角环式测力仪 在车 铣 钻 磨加工中大量采用 基本原理 在弹性元件上贴应变片组成电桥 测量拉压应力应变 压电晶体式测力仪 用电荷放大器将电荷转换成电压参数进行测力的大小 基本原理 价格贵 测量精度高 科研单位使用较多 动态受力情况 可测得切削力微小变化 利用非金属材料（石英晶体、压电陶瓷）的压电效应 CFc , CFp , CFf ： 工件、刀具材料有关系数 指数公式 二 切削力实验公式 P43 表4.2 表4.3 xF、 yF、nF ：各因素的影响指数 KFc KFp KFf ：切削速度 几何参数 刀具磨损等修正系数 例 切削力计算 纵车外圆 P43 表 工件材料：45# σb=650Mpa 刀具材料：硬质合金车刀 几何参数 γo= 100 κr= 450 λs =00 rε= 2mm 凡影响变形和摩擦的因素均影响切削力 主要方面 次要方面 后刀面磨损 刀具材料 刀具刃磨质量 切削液 4.3 影响切削力的因素 切削用量 刀具几何角度 工件材料 2 影响规律 3 例 证 HT200硬度≈ 45﹟FC 硬度 60﹟FC ＞ 45﹟FC 1Cr18Ni9Ti 的δ= 45﹟的4倍 提高近 4% 塑性、韧性高 Fc 增大 提高硬度、强度 Fc增大 1 切削力理论公式 τs增加 Λh变大 脆性材料 Fc脆 ＜ 塑性材料Fc塑 FC 提高13% 一 工件材料的影响 FC =τs (hD · bD)(1.4Λh+ C ) 切削HT200的 FC 比45﹟ 下降了40% 0 60 180 120 1.8 240 2.2 2.0 2.6 2.4 切削速度Vc m/min 2.8 切削厚度压缩比 Lh 5 19 28 35 55 90 110 130 380 580 780 980 切削力Fc /N 二 切削用量影响 无瘤区 1 υc对Λh、Fc 影响规律相同 17m/minυc30 m/min 积屑瘤生长区 积屑瘤消退区 υc 增大 Fc 增大 υc17 m/min υc 增大 Λh 变小 Fc 变小 υc ≧35 m/min υc＞90 m/min Fc 略降趋向平稳 υc增大 Fc 降低 脆性材料υc对Fc无显著影响 αp 与Fc 正比增加 2 背吃刀量αp f 增1倍 Fc 增（70～85）% 3 进给量 f 应选较大进给量 以节省功耗 三 刀具几何参数的影响 * *