切削力的计算

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金属切削中的物理现象及基本规律（3）　二、切削力及其主要影响因素。　　切削力是金属切削过程中的基本物理现象之一，是分析机制工艺、设计机床、刀具、夹具时的主要技术参数。（一）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。

1　　车削时各分力的实用意义如下：　　主切削力Fc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Fp纵车外圆时，背向力Fp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。Fp是校验机床刚度的必要依据。　　进给力Ff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。　　（二）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　　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/Ad=Fc/(ap·f)=Fc/(bd·hd)(2-7)　　式中AD-------切削面积（mm2）；　　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kc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。

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

4f/(mm/r)Kfkc，Kfps1公差/值(tolerance/value) 基本尺寸(basicsize) 偏差(deviation) 上/下偏差(upper/lowerdeviation) 配合/间隙配合/过盈配合/过渡配合(fit/clearancefit/interferencefit/transitionfits) 单/双边公差(unilateral/bilateraltolerance) 标准/精度公差(standard/precisiontolerance) 基准/特征/点/线/平面/轴线(datum/feature/point/line/plane/axis) 最大/小材料状态(M/LMC=maximum/leastmaterialcondition) 理论正确尺寸(theoreticalsize) 基本尺寸(basicdimension) 直径/半径(diameter/radius) 直线度(straightness) 平面度(flatness) 圆度(circularity) 圆柱度(cylindricity) 线轮廓度(profileofaline) 面轮廓度(profileofasurface) 定向公差(orientationtolerance)

5 平行度(parallelism) 垂直度(perpendicularity) 倾斜度(角度)(angularity) 位置度(position) 对称度(symmetry) 同轴度(同心度)(concentricity) 圆跳动(circularrunout) 全跳动(totalrunout) 坐标尺寸(coordinatedimensioning) 拔模斜度(draftangle) 分型线(partingline) 外圆角/内圆角拔模斜度(rounds/filletsdraft) 肋材和尖角(ribandcorner) 顶/测/端视图(top/side/endview)