金屬切削過程之切削力

1、重慶松溉職校重慶松溉職校 李正波李正波學習目標：學習目標： 金屬切削時，刀具切入工件，使被加工金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為切材料發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為切削力。研究切削力對刀具、機床、夾具的削力。研究切削力對刀具、機床、夾具的設計和使用都具有很重要的意義。學習本設計和使用都具有很重要的意義。學習本節(jié)主要掌握：節(jié)主要掌握：1、切削分力及其對加工的影響；、切削分力及其對加工的影響；2、影響切削力的因素；、影響切削力的因素；3、切削力的計算。、切削力的計算。一、切削力的產生來源一、切削力的產生來源 1、切屑形成過程、切屑形成過程中工件的彈性變形及中工件的

2、彈性變形及塑性變形產生的抗力，塑性變形產生的抗力， 2、切屑對前刀面、切屑對前刀面及工件對后刀面的磨及工件對后刀面的磨擦力擦力切削力的來源切削力的來源.swf二、切削力的分解二、切削力的分解切削力一般指工件、切屑對車刀切削力一般指工件、切屑對車刀多個力的合力，為計算與測量方多個力的合力，為計算與測量方便，通常將便，通常將Fr(F)分解成主運動分解成主運動方向、進給運動方向和切深方向方向、進給運動方向和切深方向三個互相垂直的分力三個互相垂直的分力切削力的分解切削力的分解.swf1、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,它是總切削力在主它是總切削力在主運

3、動方向上的分力。運動方向上的分力。它與切削速度方向平行，所以又稱它與切削速度方向平行，所以又稱切向力切向力占占FrFr的的80-90%80-90%，消耗機床總功率，消耗機床總功率90%90%以上。以上。FzFz是設計機床動力、主傳動系統(tǒng)零件強度和剛度是設計機床動力、主傳動系統(tǒng)零件強度和剛度的主要依據。的主要依據。對加工的影響：對加工的影響：能使刀桿彎曲，因此在裝夾車刀時刀桿應盡量伸能使刀桿彎曲，因此在裝夾車刀時刀桿應盡量伸出得短一些出得短一些并且可能導致電機負載過重而并且可能導致電機負載過重而“悶車悶車”2、切深抗力、切深抗力Fy（Fp）在基面內與進給方向垂直的分力叫切深抗在基面內與進給方向垂

4、直的分力叫切深抗力，它是總切削力在垂直于工作平面方向力，它是總切削力在垂直于工作平面方向上的分力。上的分力。又稱徑向力徑向力、背向力背向力、吃刀力吃刀力它一般不消耗機床功率，它一般不消耗機床功率，對加工的影響對加工的影響 使工件在水平面彎曲，影響工件的形狀使工件在水平面彎曲，影響工件的形狀精度，還是產生振動的主要原因，精度，還是產生振動的主要原因， 是影響工件加工質量的主要分力是影響工件加工質量的主要分力3、進給抗力、進給抗力Fx（Ff）在基面內并與進給方向相反的分力叫進給在基面內并與進給方向相反的分力叫進給抗力，是總切削力在進給運動方向上的分抗力，是總切削力在進給運動方向上的分力，力，又叫進

5、給力進給力，軸向力軸向力對加工的影響對加工的影響它對進給系統(tǒng)零部件的受力大小有直接的它對進給系統(tǒng)零部件的受力大小有直接的影響，是設計和校驗進給機構所必需的數影響，是設計和校驗進給機構所必需的數據。據。切削合力與分力的關系切削合力與分力的關系Fr= =22NzFF222yxzFFF影響切削力的因素影響切削力的因素1、工件材料工件材料工件硬度、強度越高，切削力就越大工件硬度、強度越高，切削力就越大例如：不銹鋼例如：不銹鋼1Cr18Ni9Ti的硬度接近的硬度接近45鋼，鋼，但延伸率是但延伸率是45鋼的鋼的4倍，所以切削變形大，倍，所以切削變形大，切屑不易折斷，加工時產生的切削力較切屑不易折斷，加工時

6、產生的切削力較45鋼鋼增大增大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與與45鋼的硬度較接近，但切削力鋼的硬度較接近，但切削力要比后者小要比后者小40%左右。左右。2、切削用量：、切削用量：切削三要素中對切削力影響最大的是切削三要素中對切削力影響最大的是ap ,其其次是次是f，影響最小的是，影響最小的是vc切削深度與切削力近似成正比切削深度與切削力近似成正比；原因原因：ap增加一倍，切削寬度和切層厚度橫截增加一倍，切削寬度和切層厚度橫截面積增大一倍，使切削變形和摩擦成倍增加，面積增大一倍，使切削變形和摩擦成倍增加，故故Fc也增

7、加一倍也增加一倍進給量增加，切削力增加，但不成正比進給量增加，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%低速切削塑性材料時，切削力隨低速切削塑性材料時，切削力隨vc 的提高的提高而減小；切削脆性材料時而減??；切削脆性材料時， vc的變化對切削的變化對切削力的影響不明顯力的影響不明顯應用：應用：在生產實踐中，如果刀具材料在生產實踐中，如果刀具材料和機床性能允許，采用高速切和機床性能允許，采用高速切削技術，既能提高生產效率，削技術，既能提高生產效率，又使切削力減小。又使切削力減小。3、車刀幾何角度對切削力影響最大的是對切削力影響最大的是o 、kr、s。 o增大增大

8、車刀鋒利，切屑變形小，切車刀鋒利，切屑變形小，切削力也小削力也小 Kr主要改變軸向分力與徑向分力之比，主要改變軸向分力與徑向分力之比，kr 增大增大 徑向分力徑向分力（Fy/Fp）減小，軸減小，軸向分力向分力（Fx/Ff）增大。車削細長軸時一定要增大。車削細長軸時一定要選大的選大的kr 。s 對對Fz影響很小，對影響很小，對Fx和和Fy影響比較顯著，影響比較顯著，其原因是當其原因是當s變化時，改變了變化時，改變了Fz的方向。當的方向。當s由正值向負值變化時，由正值向負值變化時，Fy增大而增大而Fx 減小減小4、刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑增大時，使圓弧刃參加切削的長度刀尖圓弧半徑增大時，使圓弧刃參加切削的長度增加，當工件的剛性不足時就會引起振動。增加，當工件的剛性不足時就會引起振動。5、刀具材料、刀具材料與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦，而影與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦，而影響切削力。響切削力。立方碳化硼、陶瓷、涂層、硬質合金、高速鋼立方碳化硼、陶瓷、涂層、硬質合金、高速鋼6、切削液、切削液有潤滑作用，使切削力降低有潤滑作用，使切削力降低7、后刀面磨