高速切削的切削力

　　以外圓車削為例，有三個(gè)切削分力：主切削力Fc(Fz)，切深抗力Fp(Fy)(又稱徑向力)，進(jìn)給抗力Ff(Fx)(又稱軸向力)。

　　主切削力最重要，在忽略Ff消耗功率的情況下，切削功率為Pc=Fc.v×103(kw)式中，F(xiàn)c和單位N;v 的單位為m/min。

　　早年進(jìn)行了高速切削時(shí)切削力的試驗(yàn)。如圖1所示，在車切45鋼(正火，HB187)時(shí)，當(dāng)切削速度從100m/min提高到270m/min，主切削力約下降了7%。如圖2，在切削鑄鋁合金ZL10(HB45)時(shí)，當(dāng)切削速度從100m/min提高到720m/min，主切削力約下降了50%。

圖1 車削45鋼時(shí)，切削速度對(duì)切削力的影響(ap=3mmf=0.25mm/r)

圖2 車削ZL10時(shí)，切削速度對(duì)切削力的影響(ap=4mmf=0.3mm/r)

　　某大學(xué)用LT55陶瓷端銑刀切削45鋼(調(diào)質(zhì)，HRC35～40)，切削力與切削速度的關(guān)系如圖9。由圖9可見(jiàn)，切削速度約在300m/min時(shí)切削力最大，旋即降低，切削速度達(dá)500m/min以上切削力變化不大。

圖3 陶瓷刀端銑45調(diào)質(zhì)鋼時(shí)的切削力

　　某高校做了調(diào)質(zhì)鋼(HRC30～32)與淬硬鋼(HRC50～52)的車削力試驗(yàn)。調(diào)質(zhì)鋼：ap=0.2～0.5mm , f=0.1～0.25mm/r, v=700～1000m/min。淬硬鋼：ap=0.15～0.5mm, f=0.1～0.25mm/r, v=100～400m/min。建立了三向切削力的三因素公式(表1)。

表1 高速切削車削力的三因素公式

　　過(guò)去，蘇聯(lián)切削用量手冊(cè)所列出的常速下車削中碳結(jié)構(gòu)鋼的切削力經(jīng)驗(yàn)公式為

　　Fz=Czap1f 0.75v-0.15

　　Fy=Cyap0.90f 0.60v -0.3

　　Fx=Cxap1f 0.5v-0.4

　　與表1相比，有很大差異。表1的公式可能有問(wèn)題。與車削相比，銑削力公式要更復(fù)雜些，因?yàn)槌�切削用量三要素以外，還有銑刀齒數(shù)、銑刀直徑和銑削寬度等因素。過(guò)去，蘇聯(lián)人和中國(guó)人都建立過(guò)端銑、立銑在一般切削速度下的切削力和切削功率的多因素經(jīng)驗(yàn)公式。在現(xiàn)代高速切削下的銑削力公式尚屬空缺。

　　某大學(xué)填補(bǔ)了這一空缺。做出了銑削力的三因素公式：

　　在ap=0.5～1mm, f=0.05～0.2mm/r, v =251～1256m/min范圍內(nèi)，

　　Fc=5018ap0.344fz0.364v-0.394(切45鋼)

　　Fc=864ap0.384fz0.176v-0.287(切鋁合金5A02)

　　看來(lái)，試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)也不太理想，可供參考。

　　某大學(xué)用陶瓷刀具高速切削淬硬鋼、高強(qiáng)度鋼、硬鎳鑄鐵做了有成效的切削力試驗(yàn)。

　　(1) LT55(Al2O3TiC)陶瓷刀具車削淬硬45鋼(HRC50～55)，v =30～120m/min, ap=0.35～1.4mm, f=0.08～0.32mm/r,

　　Fz=2525 ap0.99 f 0.80 v-0.01(N)

　　(2) LT55刀具車削超高強(qiáng)度鋼35CrMnSiA(HRC45～48), 切削用量范圍同上。

　　Fz=2779 ap0.79 f 0.59 v -0.08(N)

　　(3) SG-4(Al2O3―TiC,WC)陶瓷刀具車削淬硬高碳工具鋼(HRC55～62)，切削用量范圍同上。

　　Fz=3444 ap0.88 f 0.65 v -0.12(N)

　　(4) SG-4刀具車削淬硬45鋼(HRC50～55)，切削用量范圍同上。

　　Fz=2309 ap1.04 f 0.75 v -0.01(N)

　　(5) AT6(Al2O3―TiC)陶瓷刀具車削硬鎳鑄鐵(HRC56～62)

　　v =50～70m/min, ap=1.5～2.3mm, f=0.09～0.16mm/r

　　Fz=1210 ap0.73f 0.42v-0.09(N)

　　某大學(xué)所做的陶瓷刀具高速切削硬材料的切削力試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可信。