切削力和切削功率

發(fā)布日期：2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽：4099

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，對進(jìn)一步弄清切削機(jī)理，對計(jì)算功率消耗，對刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)，對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. 克服被加工材料對彈性變形的抗力；?

  2. 克服被加工材料對塑性變形的抗力；?

  3. 克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對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）。

式中等號右側(cè)的第二項(xiàng)是消耗在進(jìn)給運(yùn)動中的功率，它相對于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)床電動機(jī)的功率(PE)以便選擇機(jī)床電動機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮到機(jī)床傳動效率。

PE≥ Pm/ηm


式中 ：ηm—機(jī)床的傳動效率，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。在自動化生產(chǎn)中，還可利用測力傳感裝置產(chǎn)生的信號優(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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