金属切削过程之切削力

对加工的影响
使工件在水平面弯曲，影响工件的形状精 度，还是产生振动的主要原因， 是影响工件加工质量的主要分力
3、进给抗力Fx（Ff）
在基面内并与进给方向相反的分力叫进给 抗力，是总切削力在进给运动方向上的分 力， 又叫进给力，轴向力
对加工的影响
它对进给系统零部件的受力大小有直接的 影响，是设计和校验进给机构所必需的数 据。
切削力
重庆松溉职校 李正波
学习目标：
金属切削时，刀具切入工件，使被加工 材料发生变形成为切屑所需要的力称为切 削力。研究切削力对刀具、机床、夹具的 设计和使用都具有很重要的意义。学习本 节主要掌握： 1、切削分力及其对加工的影响； 2、影响切削力的因素； 3、切削力的计算。
一、切削力的产生来源
1、切屑形成过程 中工件的弹性变形及 塑性变形产生的抗力， 2、切屑对前刀面 及工件对后刀面的磨 擦力
应用： 在生产实践中，如果刀具材料 和机床性能允许，采用高速切 削技术，既能提高生产效率， 又使切削力减小。
3、车刀几何角度 对切削力影响最大的是γo 、kr、λs。 削力也小
γo增大
Hale Waihona Puke Baidu
车刀锋利，切屑变形小，切
Kr主要改变轴向分力与径向分力之比，
kr 增大 径向分力（Fy/Fp）减小，轴向 分力（Fx/Ff）增大。车削细长轴时一定要选 大的kr 。
λs 对Fz影响很小，对Fx和Fy影响比较显著，
其原因是当λs变化时，改变了Fz的方向。当λs 由正值向负值变化时，Fy增大而Fx 减小
4、刀尖圆弧半径
刀尖圆弧半径增大时，使圆弧刃参加切削的长度 增加，当工件的刚性不足时就会引起振动。
5、刀具材料
与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而影 响切削力。 立方碳化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢
占Fr的80-90%，消耗机床总功率90%以上。
Fz是设计机床动力、主传动系统零件强度和刚度 的主要依据。
对加工的影响：
能使刀杆弯曲，因此在装夹车刀时刀杆应尽量伸 出得短一些 并且可能导致电机负载过重而“闷车”
2、切深抗力Fy（Fp）
在基面内与进给方向垂直的分力叫切深抗 力，它是总切削力在垂直于工作平面方向 上的分力。 又称径向力、背向力、吃刀力 它一般不消耗机床功率，
2、切削用量： 切削三要素中对切削力影响最大的是ap ,其 次是f，影响最小的是vc ◆切削深度与切削力近似成正比； 原因：ap增加一倍，切削宽度和切层厚度横截 面积增大一倍，使切削变形和摩擦成倍增加， 故Fc也增加一倍 ◆进给量增加，切削力增加，但不成正比； f增加一倍，Fc只增大70%～80% ◆低速切削塑性材料时，切削力随vc 的提高 而减小；切削脆性材料时， vc的变化对切削 力的影响不明显
6、切削液
有润滑作用，使切削力降低
7、后刀面磨损
使切削力增大，对切深抗力Fy的影响最为显著
切削力的计算
车削铸铁时 Fz≈1000 ap f 车削钢件时 Fz ≈2000 ap f 其中， Fz----主切削力，N ap----背吃刀量，mm f-----进给量，mm/r
切削合力与分力的关系
Fr=
Fz FN
2
2
=
Fz Fx Fy
2 2
2
影响切削力的因素
1、工件材料 工件硬度、强度越高，切削力就越大 例如：不锈钢1Cr18Ni9Ti的硬度接近45钢， 但延伸率是45钢的4倍，所以切削变形大， 切屑不易折断，加工时产生的切削力较45钢 增大25% 切削脆性材料比切削塑性材料的切削力要小 一些 例如HT200与45钢的硬度较接近，但切削力 要比后者小40%左右。
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二、切削力的分解
切削力一般指工件、切屑对车刀 多个力的合力，为计算与测量方 便，通常将Fr(F)分解成主运动 方向、进给运动方向和切深方向 三个互相垂直的分力
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1、主切削力Fz(Fc)
垂直于基面的分力叫主切削力,它是总切削力在主 运动方向上的分力。
它与切削速度方向平行，所以又称切向力