金属切削过程之切削力课件

切削力切削力重庆松溉职校重庆松溉职校 李正波李正波切削力金属切削过程重庆松溉职校 李正波1学习目标：学习目标：金属切削时，刀具切入工件，使被加工金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需要的力称为切材料发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。研究切削力对刀具、机床、夹具的削力。研究切削力对刀具、机床、夹具的设计和使用都具有很重要的意义。学习本设计和使用都具有很重要的意义。学习本节主要掌握节主要掌握：1、切削分力及其对加工的影响；、切削分力及其对加工的影响；2、影响切削力的因素；、影响切削力的因素；3、切削力的计算。、切削力的计算。学习目标：金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形成2一、切削力的产生来源一、切削力的产生来源 1、切屑形成过程切屑形成过程中工件的弹性变形及中工件的弹性变形及塑性变形产生的抗力，塑性变形产生的抗力，2、切屑对前刀面切屑对前刀面及工件对后刀面的磨及工件对后刀面的磨擦力擦力切削力的来源切削力的来源.swf一、切削力的产生来源 1、切屑形成过程中工件的弹性变形3二、切削力的分解二、切削力的分解切削力一般指工件、切屑对车刀切削力一般指工件、切屑对车刀多个力的合力，为计算与测量方多个力的合力，为计算与测量方便，通常将便，通常将Fr(F)分解成主运动分解成主运动方向、进给运动方向和切深方向方向、进给运动方向和切深方向三个互相垂直的分力三个互相垂直的分力切削力的分解切削力的分解.swf二、切削力的分解切削力一般指工件、切屑对车刀多个力的合力，为41、主切削力主切削力Fz(Fc)垂直于基面的分力叫主切削力垂直于基面的分力叫主切削力,它是总切削力在它是总切削力在主运动方向上的分力。主运动方向上的分力。它与切削速度方向平行，所以又称它与切削速度方向平行，所以又称切向力切向力占占FrFr的的80-90%80-90%，消耗机床总功率，消耗机床总功率90%90%以上。以上。FzFz是设计机床动力、主传动系统零件强度和刚度是设计机床动力、主传动系统零件强度和刚度的主要依据。的主要依据。对加工的影响：对加工的影响：能使刀杆弯曲，因此在装夹车刀时刀杆应尽量伸能使刀杆弯曲，因此在装夹车刀时刀杆应尽量伸出得短一些出得短一些并且可能导致电机负载过重而并且可能导致电机负载过重而“闷车闷车”1、主切削力Fz(Fc)52、切深抗力、切深抗力Fy（Fp）在基面内与进给方向垂直的分力叫切深抗在基面内与进给方向垂直的分力叫切深抗力，力，它是总切削力在垂直于工作平面方向它是总切削力在垂直于工作平面方向上的分力。上的分力。又称径向力径向力、背向力背向力、吃刀力吃刀力它一般不消耗机床功率，它一般不消耗机床功率，对加工的影响对加工的影响 使使工工件件在在水水平平面面弯弯曲曲，影影响响工工件件的的形形状状精精度，还是产生振动的主要原因，度，还是产生振动的主要原因，是影响工件加工质量的主要分力是影响工件加工质量的主要分力2、切深抗力Fy（Fp）在基面内与进给方向垂直的分力叫切深抗63、进给抗力、进给抗力Fx（Ff）在基面内并与进给方向相反的分力叫进给在基面内并与进给方向相反的分力叫进给抗力抗力，是总切削力在进给运动方向上的分，是总切削力在进给运动方向上的分力，力，又叫进给力进给力，轴向力轴向力对加工的影响对加工的影响它对进给系统零部件的受力大小有直接的它对进给系统零部件的受力大小有直接的影响影响，是设计和校验进给机构所必需的数，是设计和校验进给机构所必需的数据。据。3、进给抗力Fx（Ff）在基面内并与进给方向相反的分力叫进给7切削合力与分力的关系切削合力与分力的关系Fr=切削合力与分力的关系Fr=8影响切削力的因素影响切削力的因素1、工件材料工件材料工件硬度、强度越高，切削力就越大工件硬度、强度越高，切削力就越大例如：不锈钢例如：不锈钢1Cr18Ni9Ti的硬度接近的硬度接近45钢，钢，但延伸率是但延伸率是45钢的钢的4倍，所以切削变形大，倍，所以切削变形大，切屑不易折断，加工时产生的切削力较切屑不易折断，加工时产生的切削力较45钢钢增大增大25%切削脆性材料比切削塑性材料的切削力要小切削脆性材料比切削塑性材料的切削力要小一些一些例如例如HT200与与45钢的硬度较接近，但切削力钢的硬度较接近，但切削力要比后者小要比后者小40%左右。左右。影响切削力的因素1、工件材料92、切削用量：、切削用量：切削三要素中对切削力影响最大的是切削三要素中对切削力影响最大的是ap,其其次是次是f，影响最小的是，影响最小的是vc切削深度与切削力近似成正比切削深度与切削力近似成正比；原因原因：ap增加一倍，切削宽度和切层厚度横截增加一倍，切削宽度和切层厚度横截面积增大一倍，使切削变形和摩擦成倍增加，面积增大一倍，使切削变形和摩擦成倍增加，故故Fc也增加一倍也增加一倍进给量增加，切削力增加，但不成正比进给量增加，切削力增加，但不成正比；f增加一倍，增加一倍，Fc只增大只增大70%80%低速切削塑性材料时，切削力随低速切削塑性材料时，切削力随vc 的提高的提高而减小；切削脆性材料时而减小；切削脆性材料时，vc的变化对切削的变化对切削力的影响不明显力的影响不明显2、切削用量：10应用：应用：在生产实践中，如果刀具材料在生产实践中，如果刀具材料和机床性能允许，采用高速切和机床性能允许，采用高速切削技术，既能提高生产效率，削技术，既能提高生产效率，又使切削力减小。又使切削力减小。应用：113、车刀几何角度对切削力影响最大的是对切削力影响最大的是o、kr、s。o增大增大 车刀锋利，切屑变形小，切削车刀锋利，切屑变形小，切削力也小力也小 Kr主要改变轴向分力与径向分力之比，主要改变轴向分力与径向分力之比，kr 增大增大 径向分力径向分力（Fy/Fp）减小，减小，轴轴向向分力分力（Fx/Ff）增大。增大。车车削削细长轴时细长轴时一定要一定要选选大的大的kr。s 对对Fz影响很小，影响很小，对对Fx和和Fy影响比影响比较显较显著，著，其原因是当其原因是当s变变化化时时，改，改变变了了Fz的方向。当的方向。当s由正由正值值向向负值变负值变化化时时，Fy增大而增大而Fx 减小减小3、车刀几何角度124、刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径增大时，使圆弧刃参加切削的长度增刀尖圆弧半径增大时，使圆弧刃参加切削的长度增加，当工件的刚性不足时就会引起振动。加，当工件的刚性不足时就会引起振动。5、刀具材料、刀具材料与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影响切削力切削力。立方碳化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢立方碳化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢6、切削液、切削液有润滑作用，使切削力降低有润滑作用，使切削力降低7、后刀面磨损、后刀面磨损使切削力增大，对切深抗力使切削力增大，对切深抗力Fy的影响最为显著的影响最为显著4、刀尖圆弧半径13切削力的计算切削力的计算车削铸铁时车削铸铁时Fz1000 ap f车削削钢件件时Fz 2000 ap f其中，Fz-主切削力，N ap-背吃刀量，mm f-进给量，mm/r切削力的计算车削铸铁时14