影响切削力和切削温度的因素

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在实际生产中,如果刀具材料和机床性能许可,采用高速切削,既能提高生产效率,又能减小切削力。
刀具几何参数
前角
前角:γo↑→切削变形↓→切削力↓(塑性材料)
前角γo↑→塑性变形和摩擦↓→切削温度。但前角不能太大,否则刀具切削部分的锲角过小,容热、散热体积减小,切削温度反而上升。前角超过 后,对降低切削温度并无明显作用
导热系数
导热系数越低,温度越高
切削用量
背吃刀量和进给量
进给量f增大时,切削力有所增加;(程度小)
背吃刀量ap增大时,切削刃上的切削负荷也随之增大,即切削变形抗力和刀具前面上的摩擦力均成正比的增加。(程度大)
从切削力和切削功率角度考虑,加大进给量比加大背吃刀量有利。
切削温度与切削用量的关系式为:
三个影响指数zθ>yθ>xθ,说明切削速度对切削温度的影响最大,背吃刀量对切削温度的影响最小。
影响切削力和切削温度的因素
影响因素
被影响的因素

温度
工件材料
强度、硬度
材料的强度、硬度越高,则屈服强度越高,切削力越大。
材料的强度、硬度越高,温度越高。
塑性、韧性
在强度、硬度相近的情况下,材料的塑性、韧性越大,则刀具前面上的平均摩擦系数越大,切削力也就越大。脆性材料,切削时一般形成崩碎切屑,切屑与前面的接触长度短,摩擦小,故切削力较小。
刀尖圆弧半径
rε↑→切削刃圆弧部分的长度↑→切削变形↑→切削力↑。此外rε增大,整个主切削刃上各点主偏角的平均值减小,从而使Fp增大、Ff减小。
基本无影响
刃倾角
λs↓→Fp↑, Ff↓,Fc基本不变
刀具材料
在同样的切削条件下,陶瓷刀具切削力最小,硬质合金次之,高速钢刀具的切削力最大。
刀具磨损
当刀具主后刀面磨损后形成后角等于零,宽度为VB(后刀面磨损量)的窄小棱面时,Fc,Fp,Ff都增加。
切削速度
切削速度在5~17m/min区域内增加时,积屑瘤高度逐渐增加,切削力减小;
切削速度继续在17~27m/min范围内增加,积屑瘤逐渐消失,切削力增加;
在切削速度大于27m/min时,积屑瘤消失,由于切削温度上升,摩擦系数减小,切削力下降。一般切削速度超过90m/min时,切削力无明显变化。
在切削脆性金属工件材料时,因塑性变形很小,刀屑界面上的摩擦也很小,所以切削速度υc对切削力Fc无明显的影响。
负倒棱
负倒棱参数大大提高了正前角刀具的刃口强度,但同时也增加了负倒棱前角(负前角)参加切削的比例,负前角的绝对值↑→切削变形程度↑→切削力↑;
基本无影响
主偏角
Fp=FDcosKr Ff=FDSinKr Kr↑→Fp↓, Ff↑(课本P4Baidu Nhomakorabea图1-52)
主偏角κr↑→切削刃工作接触长度↓,切削宽度bD↓,散热条件变差,故切削温度↑
刀具磨损后,切削温度升高。
切削液
水溶液对切削力影响很小,切削油能显著降低切削力
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