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切削切削 1.2.2 切削力2 2切削力的来源与分解 切削力切削力 变形金属抵抗刀具切削变形金属抵抗刀具切削所产生的抗力所产生的抗力 来源来源 变形抗力变形抗力 摩擦力摩擦力l 分解:主切削力F z (切向力)进给力F x (轴向力)背向力F y (径向力)3 3切削功率l l切削功率的定义:切削加工时切削加工时,为克服切削力所消耗的功率为克服切削力所消耗的功率,它应该是它应该是三个切削分力所消耗功率的总和三个切削分力所消耗功率的总和。l l计算 通常只考虑主切削力消耗的功率通常只考虑主切削力消耗的功率(kw)(kw)P e Pc=FP e Pc=Fz z V V Pc:KWPc:KW Fz:N V c:m/s Fz:N V c:m/s l l电机功率的计算 P PE E Pc/Pc/:机床传动效率机床传动效率(0.75(0.750.8)0.8)4 4影响切削力的主要因素l l工件材料的影响工件材料的影响l l硬度、强度硬度、强度l l塑性、韧性塑性、韧性l l切削用量的影响切削用量的影响l l进给量进给量f fl l切削深度切削深度a a p p(影响更影响更大大)l l切削速度切削速度v-v-见图见图l l刀具几何参数的影响刀具几何参数的影响l l前角前角l l主偏角主偏角l l刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径5 5切削力和切削功率的速算方法:计算法计算法:实验法实验法:相结合相结合6 6单位切削力和功率l l单位切削力定义l l切削层单位面积上的切削力切削层单位面积上的切削力l lFc=Fz/Ac=Fz/(Fc=Fz/Ac=Fz/(apap f f)l lFz=Fz=FcFc a ap p f f (FcFc的数值可从手册查得的数值可从手册查得)l l单位切削功率定义l l单位时间内切除单位体积材料所消耗的切削功率单位时间内切除单位体积材料所消耗的切削功率l lP Pc c=p pc cZZw(KW)w(KW)l lZ Zw=1000 w=1000 a ap p f fv/60 (mmv/60 (mm3 3/s)/s)l l可推出可推出p pc=c=P Pc/c/Z Zww=(FcFc a ap p f fv/1000)/1000 v/1000)/1000 a ap p f fv=v=Fc/1000000Fc/10000007 77 7切削力和切削功率的计算示例8 8切削热和切削温度9 91.1.切削热的产生和传散切削热的产生和传散产生产生:变形和摩擦变形和摩擦传散传散:途径途径:不同的加工方法不同的加工方法,传散比例不同传散比例不同2.2.切削热切削热(切削温度切削温度)对加工过程的影响对加工过程的影响刀具刀具工件工件机床机床3.3.切削温度的概念和分布特征、测量方法切削温度的概念和分布特征、测量方法4.4.影响切削温度的因素影响切削温度的因素v v、f f、a ap p(其中其中v v 影响最大影响最大,f f 次之次之,a ap p影响最小影响最小)工件材料工件材料刀具几何参数刀具几何参数前角前角主偏角主偏角10101.2.4、刀具磨损1111刀具的磨损的方式前刀面磨损前刀面磨损:较大切削厚度切削塑性材料较大切削厚度切削塑性材料;后刀面磨损后刀面磨损:切削脆性材料或低速和较小的切削厚度切削塑性材料切削脆性材料或低速和较小的切削厚度切削塑性材料条件下条件下前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损:切削条件介于两者之间切削条件介于两者之间刀具的磨损量刀具的磨损量:一般用一般用VBVB表示表示-多数情况下都有多数情况下都有;测量方便测量方便1212磨粒磨损磨粒磨损(机械擦伤磨损机械擦伤磨损)相变磨损相变磨损粘接磨损粘接磨损扩散磨损扩散磨损氧化磨损氧化磨损不同刀具材料在不同的使用条件下造成的磨损不同刀具材料在不同的使用条件下造成的磨损原因不同原因不同刀具磨损的原因1313刀具磨损过程PP分三个阶段分三个阶段1414刀具磨钝标准l l定义定义:刀具磨损到不能再继续使用的最大限度刀具磨损到不能再继续使用的最大限度l lISOISO规定规定:以以1/2 1/2 ap p处后到面上测量的磨损棱处后到面上测量的磨损棱带高度带高度VBVB作为刀具磨钝标准作为刀具磨钝标准;但但自动化加工中用自动化加工中用的精加工刀具的精加工刀具,常以常以NBNB作为磨钝标准作为磨钝标准,称径向磨钝称径向磨钝标准标准1515刀具耐用度PP刀具耐用度Tl l定义定义:刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准的刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准的总切削时间总切削时间(单位单位:min:min).).l l不包括工件夹紧、测量、开车、停车等辅助时间不包括工件夹紧、测量、开车、停车等辅助时间另另:在上述时间内在上述时间内,刀具所经过的刀具所经过的切削路径切削路径或加工出的或加工出的工工件数件数表示。表示。PP刀具寿命刀具寿命 -刀具耐用度与刀具总刃磨次数的乘积刀具耐用度与刀具总刃磨次数的乘积 (它是一把刀从开始使用到报废所用时间它是一把刀从开始使用到报废所用时间)1616影响刀具耐用度影响刀具耐用度T T 的因素的因素切削用量的影响硬质合金切中碳钢问题:切削加工时,为了保证较长的刀具耐用度,且又获得较高的切削效率,如何确定切削用量?工件材料的影响硬度、强度、塑性越高,导热性越低,则T越低刀具材料的影响刀具几何参数的影响主要是前角和主偏角17刀具耐用度的确定原则问题问题:是否越大越好是否越大越好?是否越低越好是否越低越好?uu确定方法确定方法:最低成本最低成本(单件平均加工成本最低单件平均加工成本最低)耐用度耐用度Tc;Tc;最高生产率最高生产率(单件平均生产时间最短单件平均生产时间最短)耐用度耐用度TpTp。uu具体考虑的问题具体考虑的问题简单刀具较复杂刀具的耐用度低简单刀具较复杂刀具的耐用度低;可转位刀具的耐用度低可转位刀具的耐用度低;精加工较粗加工高些精加工较粗加工高些;切削大型零件时切削大型零件时,定的高些定的高些(避免中间换刀避免中间换刀););自动加工机床上的刀具耐用度高些。自动加工机床上的刀具耐用度高些。具体数值可在有关手册中查到具体数值可在有关手册中查到1818思考题章后1919