切削力ppt课件

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• 测力时，当紧固在传感器刀孔内的车刀受到切削 力作用时，应变片中电阻丝的直径和长度将随弹 性元件的变形而发生变化，因而其阻值将发生微 小变化，受拉伸时阻值增大，受压缩时阻值减小， 其变化量随变形量的大小而变化。为便于测量， 通常采用电桥电路将其转化
• 为电压（或电流）信号，再由应变仪放大后，由 记录仪输出。在传感器元件允许的范围内，输出 电信号与切削力的大小成正比，通过标定可得到 切削力与电信号之间的关系曲线（标定曲线）， 进行实际切削时，通过测量得到的电信号便可在 曲线上找到其对应的切削力数值。
式中
P cF cv10 3 (K W )
Fc
——
主切削力（N）； .
v —— 主运动速度（m/s）。
（3-8）
机床电机功率
PE
Pc
(KW )
式中 η —— 机床传动效率，通常η= 0.75～0.85
（3-9）
单位切削功率
指单位时间切除单位体积 V0 材料所消耗的功率 pcV P 0 c p106 (K W s/m m 3) （3-10）
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图 1-44 电阻应变片
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图 1-43 电阻应变片
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• （2）车削力经验公式及切削分力计算 • 1）经验公式及建立方法简介 切削力经验公式是在通过切
削实验取得大量数据的基础上，经适当的数据处理后得到 的关于切削力与可变因素（切削条件）之间的定量关系式。 由于建立这种关系的依据是经验数据，故称为经验公式。 目前，在计算一定切削条件下的切削力数值时，多采用经 验公式。 • 建立经验公式时，为便于进行数据处理并保证经验公式的 可靠性，通常多采用单因素实验法或正交实验法，而在处 理数据时采用图解法或线性回归法。 • 下面将单因素实验法建立车削力经验公式的主要过程作一 简要介绍。 • 在影响车削力的因素中，影响最大，也最直接的是切削深 度ap和进给量f。其他因素则主要通过对切屑变形和摩擦 的影响而影响切削力。因此，目前，普遍使用的车削力经 验公式的基本形式均采用各切削分力与ap、f之关系的形 式，对其他因素的影响，再通过修正系数加以考虑。
Fc
CFc
a xFc p
f
yFc
K Fc
Fp
CFp
a xFp p
f
yFp
K Fp
Ff
CFf
a xFf p
f yFf
KFf
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4. 切削力的测量与计算
在研究切削力变化规律和解决切削加工生产中的实际问题时，有时需要知 道在一定切削条件下的切削力数值，对此，可有三种解决方法。a.用测力 仪进行测量。b.用经验公式计算。c.用切削力理论公式估算。 （1）切削力测量 为获得在某特定切削条件下切削力的数值，可用一种专门用于测量切削力 的装置—测力仪—进行测量。测力仪的种类很多，按工作原理的不同，可 分为机械式、电阻式、电感式、压电式等，目前使用较为普遍的是电阻应 变式测力仪。压电式测力精度高，但价格昂贵，应用也在不断增加。下面 介绍电阻应变式测力仪的工作原理及其测力方法。 电阻应变式测力仪由传感器、电桥电路、应变仪和记录仪组成。传感器是 一个可将切削力的变化转换为电量变化的弹性元件，其结构有多种形式， 目前使用较多的是八角环式，其结构形状如图1-43所示。中部八角环形部 分为弹性元件，分为上环和下环，前端有安装车刀用的方孔，后部的圆孔 用于在车床刀架上安装紧固。 利用这种传感器可同时测量Fz、Fy和Fx，也可单测某一分力。测量时，要 在弹性元件部分的适当部位粘贴若干片电阻值可随弹性元件变形而变化的 电阻应变片（图1-44），并把它们联入电桥电路，以便于将电阻值的变化 转换成可读的电信号（电流或电压）后输出。
3．切削功率
单位切削力
切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc =1）
pF c C F cap xF c fyF c
A D
apf
K F c
a C pF cfa 1 p xy F F cc
修改
切削功率
切削过程中消耗的总功率为各分力所消耗功 率的总和，称为切削功率，用Pm表示。车 削中， Fy方向没有位移，故切深抗力Fy不 消耗功率，Fx远小于Fz，，故计算切削功 率时常忽略Fx所消耗的功率，故有
2.5 切削力（符号没统一）
切削力及研究切削力的意义
切削力:金属切削时，刀具使加工材料变形成为切屑所需的力 切削力对切削过程有着多方面的重要影响：它直接影响切削时消耗的功 率和产生的热量，并引进工艺系统的变形和振动。切削力过大时，还会 造成刀具、夹具或机床的损坏。切削过程中消耗功所转化成的切削热则 会使刀具磨损加快，工艺系统产生热变形并恶化已加工表面质量。所以 ，掌握切削力的变化规律，计算切削力的数值，不仅是设计机床、刀具 、夹具的重要依据，而且对分析、解决切削加工生产中的实际问题有重 要的指导意义。
或称径向力、吃刀力，用Fy表示 —— 总切削力在垂直于工作平面方向的分
力，是进行加工精度分析、计算工艺
系统刚度以及分析工艺系统振动时，
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所必须的参数。
进给抗力Fx (Ff)
或称轴向力、进给力，用Fx 表示——总切削力在进给方向 的分力，是设计、校核机床 进给机构，计算机床进给功 率不可缺少的参数
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2.切削力的分解
主切ห้องสมุดไป่ตู้力Fz(Fc)
通常将合力Fr分解为相互垂直的三个分
力：切削力 Fc 、进给力 Ff 、背向力 Fp 。
（或称切向力，用Fz表示）— —总切削力在主运动方向的 分力，是计算机床切削功率 、选配机床电机、校核机床 主轴、设计机床部件及计算 刀具强度等必不可少的参数 。
切深抗力Fy（Fp）
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2.5.3 切削力的理论公式
虽然从公式上看，Fc可以计算出来， 但准确性很差。这是由于影响切削力的各 项因素难以正确找到，只好作很多假设。 为了准确计算切削力就必须依靠实验测定 方法，但切削力的理论公式也十分有用， 它能够揭示影响切削力诸因素之间的内在 联系，有助于分析问题。
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1．切削力经验公式的建立
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2.5 切削力
一、切削力的来源、切削合力及分力、切削功率
1. 切削力的来源
切削力来自于金属 切削过程中克服被 加工材料的弹、塑 性变形抗力和摩擦 阻力（图3-18） 。
★ 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力 ★ 切屑、工件与刀具间摩擦力.
2.切削力的分解
刀具（或工件）是上作用的切削力的总合力 F称为切削合力，由于切削合力的大小和方 向是随切削条件而变化的一个空间力，不便 于计算与测量，在研究和分析实际问题难以 直接应用，为适应解决问题的需要，又便于 测量与计算，常将Fr分解为某几个方向上的 分力，称为切削分力。车削中常将Fr分解为 以下三个分力。