切削力计算的经验公式.doc

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1、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、nf

2、f------指数，可查表2-1。　　KFc、KFp、KFf----修正系数，可查表2-5，表2-6。　　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

3、　　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。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，Kfpsf/(mm/r)0.10.150.20.250.30.350.40.450.50.6Kfkc，Kfps1.181.111.061.0310.970.960.940.9250.9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

4、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。　　车削时各分力的实用意义如下：　　主切削力Fc

5、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。影响切削力的主要因素　1.工件材料的影响　　工件材料的物理机械性能、加工硬化能力、化学成分和热处理状态，都对切削力产生影响。　　由表2-2可以看出，工

6、件材料的硬度愈高，则切削力愈大。工件材料虽然硬度、强度较低，但塑性、韧性大，加工硬化能力大，其切削力仍很大。如1Cr18Ni9Ti等不锈钢。　　　在普通钢中添加含硫或铅等金属元素的易切钢，其切削力比普通钢降低20～30％。　　同一种材料热处理状态与金相组织不同，切削力也有很大差异。　　切削脆性材料（如铸铁）时，塑性变形小，加工硬化小，切屑与前刀面接触少，摩擦小，因此切削力也较小。　　2．切削用量的影响　　如图2-17所示，背吃刀量ap和进给量f是通过对切削面积和单位切削力的变化而影响切削力的。背吃刀量ap

7、增大，切削宽度bd也增大，剪切面积As和切屑与前刀面的接触面积按比例增大，第一变形区和第二变形区的变形与摩擦相应增大。当背吃力量增大一倍时，切削力也增大一倍。进给量f增大，切削厚度hd增大，而切削宽度bd不变，这时剪切面积虽按比例增大，第二变形区的变形未按比例增大。而进给量增大，平均变形变小，单位切削力降低，因此，进给量f增大一倍，切削力约增加70～80％。　　从上述分析可知，ap和f对切削面积的影响相同，但对单位切削力的影响不同。ap增加时单位切削力不变，f增加时，单位切削力减小，当切削面积Ad相等时，

8、为了减小切削力，可以选择大的进给量f，小的背吃刀量ap，即采用窄而厚的切屑断面形状。图2-18为车削45钢时，ap与f对切削力影响的实验曲线。　　切削速度vc对切削力的影响呈波浪形变化，如图2-19所示。由切削变形一节所述可知，切削速度vc小于50m/min的范围内，随着速度的增加，积屑瘤由小变大又变小，切削力则随之由大变小又变大。速度vc继续增高，切削温度上升，切削力又下降，但变化较小。如vc从50m/min增加至500m/