机械制造技术基础金属切削原理——切削力

,刀具材料,*,第,3,章 金属切削原理,26,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,1,机械制造教研室,机械制造技术基础,第,3,章 切削与磨削原理,2,金属切削刀具类型,机械制造技术基础,第,3,章 金属切削原理,-,3.2,切削力,第六次课内容,控制？,3.2.1,切削力的产生与分解,产生,弹性变形产生的抗力,塑性变形产生的抗力,刀具与切屑间的摩擦力,刀具与工件间的摩擦力,3,主切削力,F,C,-,作用于主轴，设计机床功率,进给力,F,f,-,作用于进给机构，校核其刚性,背向力,F,p,-,作用于刀具（工件），让刀或工件变形,3.2.1,切削力的产生与分解,作用,主切削力,F,C,它切于加工表面并与基面垂直，是计算车刀强度、设计机床零件、确定机床功率所必需的。它消耗了切削总功率的,95%,左右,进给力,Fp,它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向相反的力，是设计走刀机构、计算车刀进给功率所必需的。消耗了总功率,5%,左右,背向力,F,f,它是处于基面内并与工件轴线垂直的力，用来确定与工件加工精度有关的工件挠度、计算机床零件和车刀强度。它也是使工件在切削过程中产生振动的力。,6,3.2.2,切削力与切削功率的计算,7,式中,决定于被加工金属和切削条件的系数,分别,的指数,根据力学知识有切削力理论公式,指数形式的切削力经验公式,3.2.2,切削力与切削功率的计算,当实际加工条件与所求得的经验公式的条件不符时，各种因素对切削力的修正系数的积。,被加工材料机械性能对切削力的修正系数,前角对切削力的修正系数,主偏角对切削力的修正系数,；,刃倾角对切削力的修正系数,刀尖圆弧半径对切削力的修正系数,后刀面磨钝标准对切削力的修正系数,8,3.2.2,切削力与切削功率的计算,9,各种工件材料的单位切削力,k,c,可在有关手册中查到。,根据力学知识有切削力理论公式,指数形式的切削力经验公式,利用切削层单位面积切削力计算公式,3.2.2,切削力与切削功率的计算,工作功率,Pc,1,）主运动消耗的功率,P,c,(w),（切削功率）,2,）进给运动消耗的功率,P,f,(w) Pp(w),（进给功率）,所以，工作功率可以按下式计算：,Pc,=,FcVc+F,f,V,f,+F,P,V,P,机床功率？,3.2.1,切削力的产生与分解,产生,弹性变形产生的抗力,塑性变形产生的抗力,刀具与切屑间的摩擦力,刀具与工件间的摩擦力,3.2.3,切削力的影响因素,影响变形,因素,工件,刀具,条件,材料强度,材料硬度,材料,几何参数,磨损,切削用量,冷却润滑,前角,后角,：,切削速度,进给量,背吃刀量,切削力产生于变形抗力和摩擦力,影响切削力,因素,3.2.3,切削力的影响因素,13,工件材料的强度和硬度越大，切削力越大（正比？）。,切削层面积越大，切削力越大。,切屑变形程度越大，切削力越大,？,实验结果？,变形系数大于,1,强度、硬度越高，变形越小,1,、工件材料对切削力的影响？ 通过理论公式与变形实验,但不成正比,3.2.3,切削力的影响因素,14,2,、切削用量,对切削力的影响？ 通过理论、经验公式与实验,切削层面积越大，切削力越大。,背吃刀量,（理论,1:1,，变形无影响）,背吃刀量对切削力,成正比,影响,进给量,（理论,1:1,，变形有影响）,进给量对切削力,不成正比影响,低速区的驼峰变化是由于积屑瘤的影响,3.2.3,切削力的影响因素,切削速度,5 19 28 35 55 100 130,切削速度,v,（,m/min,）,981,784,588,主切削力,F,c,（,N,）,3.2.3,切削力的影响因素,切,削,用,量,背吃刀量 增加，切削力增大，且成正比；,进给量 增加切削力增大，但不成正比；,切削速度，受积屑瘤影响呈驼峰曲线。,实验二 切削用量对切削力的影响,？,？,前角,3.2.3,切削力的影响因素,3,、刀具角度对切削力的影响？,通过几何结构与实验分析,实验结果：,三个分力中主切削力最大；,前角增大切削力减小；,前角对,F,f,和,F,p,的影响大于对对,F,C,的影响；,前角,影响效果明显,（,变化,1,切削力增加,1%,）,3.2.3,切削力的影响因素,主偏角,实验结果：,主偏角对主切削力影响不大；,主偏角增大，背向力减小；,3.2.3,切削力的影响因素,问题？,主偏角等于,90,时背向力？,3.2.3,切削力的影响因素,主偏角,实验结果：,主偏角对主切削力影响不大；,主偏角增大，背向力减小，进给力增加；,主偏角等于,90,时背向力并不等于零。,3.2.3,切削力的影响因素,刃倾角,实验结果：,几乎不影响主切削力；,影响背向力、进给力；,对背向力的影响更明显,。,3.2.3,切削力的影响因素,刀尖圆弧半径,刀尖处实际主偏角等于（切点）和小于名义主偏角；,圆弧半径越大，小于名义主偏角的曲线段越长。,3.2.3,切削力的影响因素,刀尖圆弧半径,刀尖处实际主偏角等于（切点）和小于名义主偏角；,圆弧半径越大，小于名义主偏角的曲线段越长。,刀尖圆弧半径越大背向力越大。,刀具材料：刀具材料与工件材料间的摩擦系数小切削力小；,刀具刃磨：质量差切削力大；,刀具磨损：后刀面磨损量越大切削力越大，。,切削液：润滑性能好切削力小,3,、其他因素对切削力的影响？,3.2.3,切削力的影响因素,3.2.3,切削力的影响因素,基于变形，如何选择刀具几何参数和切削用量？工件材料强度、硬度越大变形越小，,-,越省力？,基于切削力（切削功率），如何选择刀具几何参数和切削用量？,如何利用切削力,钻削力与铣削力？（麻花钻、铣刀的几何角度？）,问 题？,3.2.3,切削力的影响因素,切削力实验：切削用量对切削力的影响,