切削力和切削功率

發(fā)布日期：2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽：3939

一 切削力的來源，切削合力及其分解，切削功率








切削力的來源>

切削力的合力和分力


研究切削力，對(duì)進(jìn)一步弄清切削機(jī)理，對(duì)計(jì)算功率消耗，對(duì)刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都具有非常重要的意義。金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。切削力來源于三個(gè)方面：


  1. 克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力；?

  2. 克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力；?

  3. 克服切屑對(duì)前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。


上述各力的總和形成作用在刀具上的合力Fr(國標(biāo)為F)。為了實(shí)際應(yīng)用，F(xiàn)r可分解為相互垂直的Fx(國標(biāo)為Ff)、Fy(國標(biāo)為Fp)和Fz(國標(biāo)為Fc)三個(gè)分力。在車削時(shí)：?
Fz——切削力或切向力。它切于過渡表面并與基面垂直。Fz是計(jì)算車刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的。?

Fx——進(jìn)給力、軸向力或走刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。Fx是設(shè)計(jì)走刀機(jī)構(gòu)，計(jì)算車刀進(jìn)給功率所必需的。
Fy——切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。Fy用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計(jì)算機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度。它與工件在切削過程中產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān)。

消耗在切削過程中的功率稱為切削功率Pm(國標(biāo)為Po)。切削功率為力Fz和Fx所消耗的功率之和，因Fy方向沒有位移，所以不消耗功率。于是




Pm=(FzV+Fxnwf/1000)×10-3

其中：Pm—切削功率（KW）；

Fz—切削力（N）；

V—切削速度（m/s）；
Fx—進(jìn)給力（N）；
nw—工件轉(zhuǎn)速（r/s）；
f—進(jìn)給量（mm/s）。

式中等號(hào)右側(cè)的第二項(xiàng)是消耗在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的功率，它相對(duì)于F所消耗的功率來說，一般很小(<1%～2%)，可以略去不計(jì)，于是 Pm=FzV×10-3

按上式求得切削功率后，如要計(jì)算機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率(PE)以便選擇機(jī)床電動(dòng)機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮到機(jī)床傳動(dòng)效率。

PE≥ Pm/ηm


式中 ：ηm—機(jī)床的傳動(dòng)效率，一般取為0.75～0.85，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床。

二 切削力的測量及切削力的計(jì)算機(jī)輔助測試



在生產(chǎn)實(shí)際中，切削力的大小一般采用由實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立起來的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。在需要較為準(zhǔn)確地知道某種切削條件下的切削力時(shí)，還需進(jìn)行實(shí)際測量。隨著測試手段的現(xiàn)代化，切削力的測量方法有了很大的發(fā)展，在很多場合下已經(jīng)能很精確地測量切削力。切削力的測量成了研究切削力的行之有效的手段。目前采用的切削力測量手段主要有：


  1. 測定機(jī)床功率，計(jì)算切削力

    用功率表測出機(jī)床電機(jī)在切削過程中所消耗的功率PE后，可按下式計(jì)算出切削功率Pm:

    Pm=PEηm


    在切削速度v為已知的情況下，利用Pm即可求出切削力F。這種方法只能粗略估算切削力的大小，不夠精確。當(dāng)要求精確知道切削力的大小時(shí)，通常采用測力儀直接測量。

  2. 用測力儀測量切削力

    測力儀的測量原理是利用切削力作用在測力儀的彈性元件上所產(chǎn)生的變形，或作用在壓電晶體上產(chǎn)生的電荷經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，讀出Fz、Fx、Fy的值。在自動(dòng)化生產(chǎn)中，還可利用測力傳感裝置產(chǎn)生的信號(hào)優(yōu)化和監(jiān)控切削過程

    按測力儀的工作原理可以分為機(jī)械、液壓和電氣測力儀。目前常用的是電阻應(yīng)變片式測力儀和壓電測力儀。

  3. 切削力的計(jì)算機(jī)輔助測試


三 切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力估算

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目前，人們已經(jīng)積累了大量的切削力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于一般加工方法，如車削、孔加工和銑削等已建立起了可直接利用的經(jīng)驗(yàn)公式。常用的經(jīng)驗(yàn)公式約可分為兩類：一類是指數(shù)公式，一類是按單位切削力進(jìn)行計(jì)算。

實(shí)踐證明，切削力的影響因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀具材料刀具磨損狀態(tài)和切削液等。

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