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1、第四章 切削力,切削力的来源：被切削材料的弹性、塑性变形抗力 刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力,将切削合力F分解为三个互相垂直的分力Fc、Ff、Fp Fc 主切削力，与切削速度方向一致 Ff 进给力，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力 Fp 背向力(切深抗力)，与进给方向垂直，又称径向力,一、切削力的分解,二、切削力与切削功率的计算,（一）用指数经验公式计算切削力,（二）用单位切削力计算切削力 单位切削力 kc=Fc/Ac=Fc/(ap f)=Fc/(ac aw)可查手册 Fc=kc Ac KFc KFc为切削条件修正系数,式中KFc、KFf、KFp为切削条件修正系数，xFc、yFc、zFc等
2、为指数，均可在切削用量手册中查到。,（三）计算切削功率,切削功率 Pe Pe Pc Pf Fc v+Ff nwf 10-3 Fc v（W）,式中Fc、Ff 为切削力、进给力（N）；v 为切削速度（m/s）；nw为工件转速（r/s）；f 为进给量（mm/r）,2.电动机功率 Pm PmPc/m m 为机床传动效率,三、切削力的理论公式,简化Fc,令：,x=,作用角，合力与切削速度的夹角,合力与剪切面的夹角,化简思路：,利用：,利用：,令：,（用直线代曲线）,不同C不同,讨论：1.工件材料强度增大，增大，增大，但同时 增大，减小，减小。总的来说，增大 增大，不成正比例,2.ap（或bD）增大，成正
3、比例增大,3.f（或hD）增大，增大,同时 减小，引起 减小 总的来说，f 增大 增大，不成正比例。,4.增大，C减小,显著减小.,四、切削力的经验公式,视切削条件乘修正系数,(一)、切削力的测定,1.方法:电阻式测力仪,压电 式测力仪,3.压电式测力仪原理,2.电阻式测力仪原理,(二)、实验数据的处理及经验公式的建立,1.单向切削力指数公式,例：当ap=4时，,(1).用直线 拟合,正规方程,检验：当 时 与868(实测值)误差大。,最小二乘拟合 思路：,以知某些点的实验数据，不知函数关系,找近似函数,代替,其中,称为基函数,评判标准如,最小，则P(X)称为f(x)的最小二乘拟合函数,其中：
4、yi为实测值，P(Xi)为实测时节点的计算值,用指数曲线,拟合,检验：,用作图法建立公式,用作图法建立公式,2.多元切削力公式,推导见周泽华88页,五、影响切削力的因素,（一）工件材料的影响 工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。1.s、HBS Fc,虽然h Fc，但总体Fc 2.s、HBS 相近，但较大，则强化系数n，Fc 如1Gr18Ni9Ti的Fc大于45钢的Fc,五、影响切削力的因素,（二）切削用量的影响 apAc成正比，kc不变，ap的 指数约等于1，因而 切削力成正比增加 fAc成正比，但 kc略减小，f 的 指数小于1(0.750.9)，因而 切削力增加但与f 不成正
5、比,速度v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况在无积屑瘤阶段，v 变形程度切削力减小,实际生产中，粗加工时，可减小ap，增大f，在相同生产率的情况下可减小切削力和切削功率。,1.在积屑瘤增长阶段 随v 积屑瘤高度 变形程度，F,2.在积屑瘤减小阶段 v 变形程度，F,3.在无积屑瘤阶段 随v，温度升高，摩擦 系数变形程度 F 计算F 时乘以修正系数Kv,（三）刀具几何参数的影响 1.前角0 的影响 加工塑性材料时，0 变形程度F,Fc,加工脆性材料时，切削变形很小，0对 F 影响不显著0 30或高速切削时，0对 F 影响不显著,2.主偏角r的影响（1）r对Fc影响较小，影响程度不超过1
6、0%r在6075之 间时，Fc最小。,（2）r对Fp、Ff影响较大 Fp FD cosr Ff FD sinr Fp随r 增大而减小，Ff随r 增大而增大,3.刃倾角s的影响（1）s对Fc影响很小,（2）s对Fp、Ff影响较大 Fp随s增大而减小，Ff随s增大而增大,4.负倒棱b1的影响,b1 与f 之比增大,切削力随之增大。当切钢b1/f 5或切铸铁b1/f 3时，切削力趋于稳定，接近于负前角的状态。,5.刀尖圆弧半径r的影响,（1）r对Fc影响很小（2）Fp随 r增大而增大 Ff随 r增大而减小,r增大相当于r减小的影响,（六）刀具材料的影响 按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢顺序，切削力依次增大。,（五）切削液的影响 切削液润滑作用越好，力减 小越显著，低速时更突出。,（四）刀具磨损的影响 后刀面平均磨损带宽度VB 越大，摩擦越强烈，切削力 也越大。VB对背向力Fp影响最显著,应用 Fc/Fp，Fc/Ff实现刀具磨损在线检测,
