切削力 切削力
切 削 力
➢ （4）刀尖圆弧半径——刀尖圆弧半径增大，刀刃上参加切削的曲线
部分越长，平均切削厚度减小，切削变形增大，使切削力增大。
前角与刃倾角对切削力的影响
主偏角对切削力的影响
➢ 通常工件材料的强度和硬度越高，剪切屈服强度越高，
产生的切削力也越大。
➢ 在强度和硬度相近的材料中，其塑性和韧性越高，切削
变形系数越大，切屑与刀具间摩擦增加，故切削力越大；
加工硬化严重的材料，切削力也越大。
➢ 切削铸铁等脆性材料时，切削层的塑性变形很小、摩擦
小，加工硬化小，故产生的切削力也小。
3.刀具几何参数的影响
切向力是设计机床主轴、齿轮和计算主运 动功率的主要依据；它决定刀杆、刀片的尺寸； 它是设计夹具和选择切削用量的重要依据。
背向力是作用在吃刀方向上的切削分力，不 消耗切削功率。
纵车外圆时，如果加工工艺系统刚性不足， 背向力是影响加工工件精度、引起切削振动的主 要原因。
轴向力是作用在进给方向上的切削分力，消 耗总功率的 1％～5％。
各 参 数 对 切 削 力 影 响 的 修 正 系 数 值
1.6 切削力计算举例
切 削 力 计 算 例
2 解 题 步 骤
金属切削加工
2．切力的分解
切向力（主切削 力）——在主运动 方向上的分力； 背向力（径向力或 切深抗力）——在 垂直于工作表面上 的分力； 进给力（轴向力 力）——在进给运 动方向上的分力。
1.2 分力 的作用
1．切向力（主切削力）
2．背向力（径向力）
3．轴向力（进给抗力）
切削力名词解释
切削力名词解释
切削力名词解释：切削力，是指在切削过程中产生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力。
通俗的讲：在切削加工时，工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。
切削力是金属切削过程中重要的物理现象之一，他直接影响着工件质量、刀具寿命、机床动力消耗。
他是设计机床、刀具、夹具不可缺少的要素之一。
学习和掌握切削力的知识和规律，是很有意义的。
切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力，称为切削力。
切削力的分解根据生产实际需要及测量方便，通常将总切削力F分解为三个互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、进给力。
切削力的大小数值，可以用仪器测量的方法获得，也可以用公式计算出来。
来源研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具有非常重要的意义。
金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。
切削力来源于三个方面：1、克服被加工材料对弹性变形的抗力；2、克服被加工材料对塑性变形的抗力；3、克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。
3-2切削力
生产中，为了分析切削力对工件、 生产中，为了分析切削力对工件、刀具和机床的 影响，通常把总切削力 分解为三个分力。如图3-15 总切削力F分解为三个分力 影响，通常把总切削力 分解为三个分力。如图 所示。其中： 所示。其中： 也称主切削力， 切削力 ——也称主切削力，车外圆时，又称切向力。 也称主切削力 车外圆时，又称切向力。 它是总切削力在主运动方向的分力， 切削速度的方向 它是总切削力在主运动方向的分力，与切削速度的方向 主运动方向的分力 一致。消耗90﹪以上的切削功率，是计算刀具强度、 一致。消耗 ﹪以上的切削功率，是计算刀具强度、机 床功率的主要依据。 床功率的主要依据。
2．切削用量
（1）背吃刀量和进给量 ）
ap
f
背吃刀量和进给量f加大， 背吃刀量和进给量 加大，均使切削力增大，但两 加大
者的影响程度不同。见表3-1。 者的影响程度不同。见表 。
f
ap
进给量不变背吃刀量增加一倍，切削力也增大一倍。 进给量不变背吃刀量增加一倍，切削力也增大一倍。
不变，进给量增大一倍时，切削力不成正比例增加， 不变，进给量增大一倍时，切削力不成正比例增加，增 大0.7~0.8倍。上述影响反映在切削力实验公式中指数， 倍
vc
vc
率，又使切削力减小。 又使切削力减小。
3．刀具几何参数 （1）前角 γ o ） γ 切削塑性材料时， 增大，变形减小， 切削塑性材料时， o 增大，变形减小，切削力
Fc、Fp、Ff降低。如图 、 、 降低 如图3-18所示。 降低。 所示。 所示 切削脆性材料时，由于变形小，摩擦小， 切削脆性材料时，由于变形小，摩擦小，前角对 切削力的影响不明显。 切削力的影响不明显。 负倒棱使切削刃变钝，切削力增加。 （2）负倒棱 负倒棱使切削刃变钝，切削力增加。 ） （3）主偏角 ） r 由图3-20可知，主偏角的变化，改变背向力和进给力的比 可知， 由图 可知 主偏角的变化， 主偏角增大，背向力减少， 例，主偏角增大，背向力减少，进给力增大。生产 车细长轴时 系统刚性差， 中，车细长轴时，系统刚性差，止工件在背向力 ° ° 甚至大于90°），以防止工件在背向力 腰鼓形工件 作用下变形而加工出腰鼓形工件。 作用下变形而加工出腰鼓形工件。
各种加工方法切削力计算
各种加工方法切削力计算切削力是在切削过程中，刀具对工件产生的力。
准确计算切削力是非常重要的，能够帮助我们选择合适的切削工艺和切削参数，以确保工件的切削质量和刀具的使用寿命。
在刀具加工过程中，常见的加工方法包括车削、铣削和钻削。
下面分别介绍这几种加工方法的切削力计算方法。
1.车削加工中的切削力计算车削过程中切削力的计算是根据切削力公式来进行的。
常见的切削力公式有以下几种：（1）柯氏切削力公式F=K×ae×fz其中，F为切削力，单位为N；ae为等效切削宽度，单位为mm；fz为进给量，单位为mm/转；K为比例系数，不同材料和刀具有不同的系数。
（2）安培切削力公式F=ae×kc×kc1其中，F为切削力，单位为N；ae为等效切削宽度，单位为mm；kc为切削力系数，不同材料根据实际情况选择；kc1为一修正系数，通常取值为12.铣削加工中的切削力计算铣削过程中切削力的计算相对复杂，需要考虑多个因素。
常见的切削力计算方法有以下几种：（1）柯氏切削力公式F=K×ae×ap其中，F为切削力，单位为N；ae为等效切削宽度，单位为mm；ap 为铣削深度，单位为mm；K为比例系数，不同材料和刀具有不同的系数。
（2）Johnson-Cook切削力公式F=A×(1+ln(sin(α))×(1-Tn))其中，F为切削力，单位为N；A为切削力系数，不同材料根据实际情况选择；α为铣削刀具入射角，单位为度；T为切削温度，单位为℃；n为切削力指数。
3.钻削加工中的切削力计算钻削过程中切削力的计算相对简单，常见的切削力计算方法有以下几种：（1）库珀切削力公式F=π×D×f×kc其中，F为切削力，单位为N；D为钻头直径，单位为mm；f为进给率，单位为mm/转；kc为切削力系数，不同材料根据实际情况选择。
（2）李氏切削力公式F=0.551×π×D×f×kc其中，F为切削力，单位为N；D为钻头直径，单位为mm；f为进给率，单位为mm/转；kc为切削力系数，不同材料根据实际情况选择。
切削力及其影响因素
yF f nF f
f
Ff p
c
Ff
（2）切削层单位面积切削力经验公式
切削层单位面积切削力p是指切除单位切削 层面积所产生的主切削力，其计算公式为：
p Fc Fc Fc AD ap f hDbD
由上式可得，主切削力Fc的计算公式：
Fc pap f phDbD
上页式中，p是指f＝0.3mm/r时的单位切削力， 硬质合金外圆车刀车削常用金属的单位切削力如 下表所示。
2．切削用量
（1）背吃刀量ap和进给量f
背吃刀量ap和进给量f通过对切削宽度bD和切 削厚度hD的影响而影响切削力Fr，如下图所示。
如上页左图所示，背吃刀量ap增大，切削宽 度bD增大，切削面积AD和切屑与前刀面的接触面 积按比例增大。由于进给量f不变，所以单位切削
力p不变。因此，当背吃刀量ap增大一倍时，主切 削力Fc成比例增大，背向力Fp和进给力Ff也近似 成比例增大。
机械制造技术
切削力及其影响因素
一、切削力
切削力是指金属切削时，刀具切入工件使被 加工材料发生变形并成为切屑所需的力。
1．切削力的来源
切削力的来源主要有以下两方面： ① 克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗 力。 ② 克服刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力所 需的力。 这些力的合力形成了作用在刀具上的切削力Fr。
Pc Fcvc 10 3
三、影响切削力的因素
1．工件材料
工件材料的硬度、强度越高，剪切屈服强度越 大，切削力Fr越大。
硬度、强度相近的材料，塑性或韧性越好，切 屑越不易折断，切屑与前刀面的摩擦越加，切削力 Fr越大。
切削铸铁等脆性材料时，由于塑性变形小，崩 碎切屑与前刀面摩擦小，切削力Fr较小。
金属加工切削力
Fp
F
sin
o
AD sin o sin cos o
2．切削力经验公式
➢切削力的经验公式的建立 切削力的经验公式是通过
测力实验——数据归纳分析——模型化处 理的过程 （线性回归法）得到的。
F C a c
Fc
xFc p
f
yFc
F C a p
Fp
xFp p
f
yFp
F C a f
F
f
xFf p
Fc 2795 31.0 0.56 0.75 106 .80.15 0.95 0.94N 2406 N
Fp 1940 30.9 0.560.6 106.80.3 0.85 0.77N 594N
Ff 2880 31.0 0.560.5 106.80.4 0.851.11N 942N
4900 CFc 0.3 1633
取平均值得
16331650
CFc
2
1640
Fc 1640ap f 0.84
表2-3 车削力公式中的系数和指数
切削力经验公式
F C
a f v K xFc
y Fc n Fc
c
Fc p
c
Fc
F
C
a f v K xFp
y Fp n FP
p
Fp p
c
Fp
F f
C a x Ff Ff p
（2）f-Fc的关系
在同样的条件下，如果背吃刀 量ap=3mm，依次改变进给量f，将 测得的数据标在双对数坐标上，则
得到的f-Fc的关系图同样是一组直 线，表明Fc与f成指数关系
Fc Cff 0.84 即 log Fc log C f yFc log f
加工参数计算公式
加工参数计算公式
加工参数计算公式是指在机械加工中，根据工件的特性和加工要求，计算出加工参数的公式。
主要包括以下内容：
1. 切削速度计算公式：切削速度=π×直径×转速÷60，其中π取3.14。
2. 进给速度计算公式：进给速度=每齿进给×齿数×转速，其中每齿进给指每个齿槽切削时的进给量，齿数指刀具上的齿数。
3. 切削深度计算公式：切削深度=每齿进给×齿数，其中每齿进给和齿数同上。
4. 切削力计算公式：切削力=切削力系数×主轴转矩÷刀具半径，其中切削力系数是由材料、切削参数等因素确定的常数。
5. 主轴转矩计算公式：主轴转矩=刀具力×刀具半径，其中刀具力由切削力计算公式得出。
6. 切削功率计算公式：切削功率=切削力×切削速度，其中切削力由切削力计算公式得出，切削速度同上。
通过以上公式计算出加工参数，可以保证机械加工过程中的效率和质量，提高生产效益。
- 1 -。
切削加工常用计算公式
切削加工常用计算公式切削加工是指通过刀具与工件之间的相对运动，将工件上的材料去除，从而形成所需的形状和尺寸的加工方法。
为了保证加工质量和效率，计算公式在切削加工中起着重要的作用。
下面是一些常用的切削加工计算公式。
1.切削速度公式切削速度是指刀具在工件上运动的速度。
它通常由转速（n）和切削刃数（z）来计算，公式如下：切削速度（v）=π×刀具直径（D）×转速（n）/10002.进给速度公式进给速度是指刀具在单位时间内前进的距离。
通常由切削速度（v）和进给速率（f）计算，公式如下：进给速度（vf）=切削速度（v）×进给速率（f）3.主轴转速公式主轴转速是指刀具在主轴上旋转的速度。
它可以通过切削速度（v）和刀具周长（C）计算，公式如下：主轴转速（n）=切削速度（v）/π×刀具周长（C）4.切削力公式切削力是指刀具在切削过程中对工件的力。
它可以由切削力系数（Kc）和切削面积（Ae）计算，公式如下：切削力（Fc）=切削力系数（Kc）×切削面积（Ae）5.切削面积公式切削面积是指刀具与工件接触面积。
它通常由刀具进给量（f）和切削宽度（h）计算，公式如下：切削面积（Ae）=刀具进给量（f）×切削宽度（h）6.加工时间公式加工时间是指完成一个工件的所需时间。
它可以通过工件长度（L）和进给速度（vf）计算，公式如下：加工时间（T）= 工件长度（L）/ 进给速度（vf）7.表面粗糙度公式表面粗糙度是指工件表面的不平滑程度。
它可以由切削速度（v）和切削深度（a）计算，公式如下：表面粗糙度（Ra）=（v×a）/（n×f）8.切削时间公式切削时间是指切削工序所需的时间。
它可以通过切削时间系数（Tc）和加工长度（L）计算，公式如下：切削时间（Tc）=切削时间系数（Tc）×加工长度（L）这些公式在切削加工中起着重要的作用，可以帮助工程师和操作员计算和调整切削参数，以获得最佳的加工质量和效率。
刀片切割力切削力
刀片切割力切削力
刀片切割力和切削力是机械加工中的重要概念，本文将分步骤阐述它们的概念、计算方法、影响因素以及应用等方面内容。
一、概念
1. 刀片切割力：刀片在切削过程中所承受的力，其大小与切削参数、材料硬度和形状、切削速度等因素有关。
2. 切削力：指在切削过程中，被切削材料对刀具所施加的力。
其大小与切削参数、材料硬度、刀具尺寸等因素有关。
二、计算方法
1. 刀片切割力的计算方法：
Fc=Kc×ae×s×kc; 其中，Fc为刀片切割力，单位为N；Kc为材料切削力系数；ae为单片切削深度，单位为mm；s为进给量，单位为mm/rev；kc为修正系数。
2. 切削力的计算方法：
Fc=kc×Kc×Ap; 其中，Ap为切削截面积，单位为mm²，kc与Kc 均为修正系数。
三、影响因素
1. 刀片切割力的影响因素：切削角、前角、后角、切削速度、单片切削深度、进给量、材料硬度以及刀具的形状等。
2. 切削力的影响因素：材料硬度、切削深度、进给量、切削物性质、刀具的形状等。
四、应用
在机械加工中，切削力和刀片切割力是非常重要的概念，可以应用于工艺设计、刀具设计、加工过程的优化以及机器的选型等方面。
例如，在选择切削参数时，需要根据切削力和刀片切割力计算出适合的参数，以达到较好的加工效果；在机械选型时，需要选择能够适应所需切削力和刀片切割力的相应机器。
总的来说，了解和掌握切削力和刀片切割力的概念、计算方法和
影响因素，可以帮助我们更好地进行机械加工，提高加工效率和质量，减少设备损坏风险。
第4讲 切削力
主偏角对切削力的影响
ac=f sin Kr Kr < 60 时：Kr ac Fz 降低； Kr> 75 时：虽然Kr ac ，但是 Kr 但刀 尖圆弧刃工作长度 ，且占主导作用 Fz增大 Kr Fy Kr Fx 对脆性材料，作用不明显，Kr Fz 降低。
机床和装夹
（一）工件材料方面
工件材料物理力学性能、化学成分、热处理状态和切削
前材料的加工状态都影响切削力的大小。 工件材料强度、硬度愈大、切削力愈大。 工件材料化学成份不同，如合碳量多少，是否含有合金 元素等，切削力不同。 热处理状态不同，硬度不同，切削力也不同（淬火、调 质、正火）。
Pm=Fzv10-3KW
由切削功率Pm可求得机床电机功率PE，即：
式中 m机床传动效率，一般为0.75～0.85。
切削力的计算
1. 测量机床功率计算切削力 2. 切削力试验的测量
3. 经验公式（查手册）
4. FEM分析计算 5. 理论公式（计算与预报）
切削力的计算方法
（1）测量机床功率
利用功率表直测量机床的功率，然后求得切削力的 大小。该方法较粗糙，误差大。
注意，Fz、Fx、Fy之间比例关系随刀具材料、几何参数、工 件材料及刀具磨损状态不同在较大范围内变化。
（3）切削功率
切削功率Pm切削力在切削过程中所作的功率。即
式中 Fz—切削力（N）；v—切削速度（m/s）；Fx—进给力（N） ；nw—工件转速（r/s）； f—进给量（mm/r）。 式中第二项相对第一项很小（＜1～2％）可忽略不计，于是，
材料硬化指数不同如不锈钢硬化指数大，切削力大，铜、
铝硬化指数小，铸铁及脆性材料硬化指数小，切削力就 小。
切削力
Wang chenggang
Company Logo
第五节
切削热和切削温度
二、切削温度
切削温度一般指切削区域的 平均温度。 切削温度的高低与被加工材 料、刀具材料、刀具几何角度、 切削用量等因素有关。 最高温度
在前刀面和切屑接触长度的中间 部位，说明摩擦集中在切屑底层； 在已加工表面上，相对较高的温 度仅存在于刀刃附近很小范围内， 说明温度的升降是在极短的时间 内完成的。
Company Logo
三、影响切削力的主要因素
主要因素：工件材料、切削用量、刀具几何参数
1.工件材料
强度、硬度。工件材料的强度、硬度越高，材料的剪切
屈服强度越大，变形抗力也越大，切削力就越大。 塑性或韧性。强度、硬度相近的材料，其塑性或韧性越
大，切屑越不易折断，使切屑与前刀面之间的摩擦增加，
直接受刃口挤压的切屑底层金 属△ac变形较严重，其它部分 只受前刀面挤压，变形较小。
2.切削用量
(1)背吃刀量的影响 切削面积Ac 切削力
背吃刀量 单位切削力Fc 进给量 对比
背吃刀量增加一倍：切削层的 切削面积增加一倍，底层的严 重变形层占整个切削面积的比 例不变，故Fc不变，但Ac增加 一倍，故切削力增加一倍； 第二章 金属切削过程
第二章
金属切削过程
第一节 金属切削刀具基础 第二节 切削变形 第三节 切屑的类型及控制
第四节 切削力
第五节 切削热和切削温度 第六节 刀具磨损
第七节 刀具几何参数和切削用量的选择
第四节
切削力
一、 切削力的来源和分解
1.切削力：刀具切削时受到的阻力，称为切削力。 切削力来源 变形抗力 磨擦阻力
切屑产生的因素
切屑产生的因素
切屑产生的因素主要有以下几个：
1. 切削力：切削力是切削过程中，切削刃对工件施加的力。
切削力大小与材料的硬度、切削深度、切削速度等因素有关。
当切削力超过材料的强度限制时，材料就会发生切削断裂，产生切屑。
2. 切削速度：切削速度是指切削刃在切削过程中移动的速度。
切削速度越大，切屑的形状就越薄，也越容易产生切屑。
3. 切削角度：切削角度是指切削刃与工件表面的夹角。
切削角度越小，切屑越容易产生。
4. 切削液：切削液的作用是降低切削温度、减少切削力、冷却切削刃和工件，并清洗切屑。
切削液的使用可以减少切屑的产生。
5. 切削刃的几何形状：切削刃的几何形状也会影响切屑的产生。
例如，切削刃的前角度越小，切削刃与工件的接触面积越小，切屑容易产生。
6. 材料的性质：不同材料具有不同的切削特性，所以切屑的产生也会有所不同。
硬度大、韧性小的材料容易产生切屑。
第4章 切削力
建立Fc与ap、f之关系的主要步骤如下： 首先建立Fz与ap、f之单独关系。为此，实验时， 固定ap以外的所有其他切削条件，选取若干个ap 进行切削实验，用测力仪量取不同ap时的切削力 Fz，得到若干组Fc与ap的对应数据，然后处理数 据，建立经验公式。 处理数据的方法很多，这里仅介绍一种精度较高 的方法—最小二乘法。
课外练习P51—4.5题。
325
300
切削力 Fc (9.8N)
275
250
40
80
120
160
200
υ 切削速度 c(m/min)
三、 刀具几何参数
1、前角γO ：对切削力影响最大。切削力随 着前角的增大而减小。这是因为前角的增大， 切削变形与摩擦力减小，切削力相应减小。 2、刀具主偏角κr ：对切削力Fc的影响不大， κr＝ 60 o～75 o 时， Fc最小，因此，主偏角 κr ＝75 o 的车刀在生产中应用较多。 背向力Fp随主偏角κr的增大而减小。 进给力Ff随主偏角κr的增大而增大。
通常，在求得回归方程之后，还应检查 试验点对回归直线的离散程度，即还需 进行显著性检验，以判断Y与X有无明显 的线性关系。 建立三个以上因素的经验公式时，应采 用多因素实验法，即正交实验法。
教材上用单位切削力公式计算总切削力的部分 请同学们自己看书，这一部分我不讲。这一部 分主要是根据已知条件来查表，其实切削手册 上这样的表很多，如有实际问题，请同学们查 阅切削手册。
金属切削原理及刀具
山东英才学院
第四章 切削力¤1
第一节 概述 一、切削力的来源
切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切
屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所
切削参数和计算公式
切削参数和计算公式1.切削参数的定义：切削参数是指在切削过程中，用于描述切削力、切削速度、进给量等物理量的参数。
它们是切削过程中的基本参数，对于切削加工的效率、质量和切削工具的寿命等有着重要的影响。
2.切削力的计算公式：切削力是指在切削过程中刀具对工件的力，它是表征切削负荷大小的重要指标。
常见的切削力计算公式有：2.1无刃深切削力计算公式：Fc = k*Ap*fn其中，Fc为切削力；k为切削力系数，与材料性质以及加工方式有关；Ap为切削刀具的切削前切削面积；fn为切削力展开系数，与刀具形状有关。
2.2小尺寸切削力计算公式：Fc = Kc*Ap*Dpn其中，Fc为切削力；Kc为切削力系数，与材料性质以及加工方式有关；Ap为切削刀具的切削前切削面积；Dpn为主切削刃数。
2.3端面切削力计算公式：Fc=Kc*Ap其中，Fc为切削力；Kc为切削力系数，与材料性质以及加工方式有关；Ap为切削刀具的切削前切削面积。
3.切削速度的计算公式：切削速度是指刀具与工件相对运动的速度，它是切削过程中非常重要的参数，对于切削效果和工件表面质量有显著影响。
通常使用单位时间内刀具工作长度与刀具进给速率之比来表示切削速度。
常见的切削速度计算公式有：3.1转速计算公式：n=1000*v/(π*d)其中，n为转速；v为切削速度；d为刀具直径。
3.2切削速度计算公式：v=n*(π*d)/1000其中，v为切削速度；n为转速；d为刀具直径。
4.进给量的计算公式：进给量是指切削刀具每转一周与工件的相对位移距离，它是切削过程中控制材料去除率和工件表面质量的关键参数。
4.1转速计算公式：S=n*f其中，S为进给量；n为转速；f为进给速率。
4.2进给速率计算公式：f=S/n其中，f为进给速率；S为进给量；n为转速。
总结：切削参数是切削过程中描述切削力、切削速度、进给量等物理量的参数，对切削加工的效率、质量和切削工具的寿命有重要影响。
常见的切削参数计算公式包括切削力公式、切削速度公式和进给量公式等。
切削力的概念和分类
切削力的概念和分类
切削力指的是在切削过程中对切削工具产生的力的作用。
切削力是切削过程中的重要参数，能够影响切削加工的效果、刀具的寿命和加工表面质量等方面。
根据受力方向和作用位置的不同，切削力可分为以下几类：
1. 切削力分量：切削力可分解为切削力分量和进给力分量。
切削力分量是指切削过程中与切削
力方向相同的力，它是沿着切削方向的力，也是主要影响切削过程的力。
2. 侧切力：侧切力是指在切削过程中与切削力垂直的力，它是垂直于切削方向向侧面施加的力。
侧切力会产生切削工具的弯曲和变形，影响切削质量和刀具的寿命。
3. 碰撞力：碰撞力是指在切削过程中由于工件表面不平坦或加工误差等原因导致刀具与工件产
生接触而产生的冲击力。
碰撞力会导致切削工具损坏和加工表面质量下降。
4. 摩擦力：摩擦力是指在切削过程中由于切削工具与工件表面摩擦而产生的力。
摩擦力会增加
切削力、工具磨损和加工表面的热变形。
5. 轴向力：轴向力是指切削过程中沿着刀具轴向方向的力。
轴向力也是切削过程中的重要参数，能够影响刀具的稳定性和切削力的大小。
总之，切削力是切削过程中的重要参数，它由多个分力组成，包括切削力分量、侧切力、碰撞力、摩擦力和轴向力等。
不同的切削力对切削过程和切削工具的影响也是不同的。
切削力
1.1.4 影响切削力的因素
1. 工件材料
•影响较大的因素主要是工件材料的强度、硬 度和塑性。 •材料的强度、硬度越高，则屈服强度越高， 切削力越大。 •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。 •灰铸铁及其他脆性材料，切削力较小。
19
11
课堂问题？
切削力来源及分力特点？
1.3.2 切削力的计算
1. 切削力的理论公式
Fc s h D b D (1 . 4 C ) s a p f (1 . 4 C )
式中 C — 与前角有关的系数。
它反映了材料性能( s )、切屑变形（ ξ）、切削用量 （ap、f）、切削层参数（hD、bD）及刀具前角的内在联系 。
工件材料的导热系数越低，通过工件和切屑传导出去
的切削热量越少，这就必然会使通过刀具传导出去的热
量增加。 例如切削航空工业中常用的钛合金时，因为它的导热
系数只有碳素钢的1/3~1/4，切削产生的热量不易传出， 切削温度因而随之增高，刀具就容易磨损。
38
1.4.1 切削热的产生与传导
2.切削热的传出
重点难点
影响切削温度的因素；
学习目标
1. 掌握切削热的产生 2. 掌握切削温度的影响因素； 3. 了解切削温度的测量方法。
33
1.4.1 切削热的产生与传导 1.切削热的产生
金属切削过程的三个变形区就是产生切削热 (cutting heat)的三个热源：
1)切削层金属发生弹性、塑性变形所产生的热 量，是切削热的主要来源； 2)切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量； 3)工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。
钻孔切削力和切削力矩计算
钻孔切削力和切削力矩计算首先，我们需要了解几个与钻孔切削力和切削力矩相关的概念：1.切削力：切削力是指刀具在工件上产生的力，它是实际力和切向力的合成。
切削力可以分为切削力的合力和切削力的矩力两部分。
2.切削力矩：切削力矩是指切削力的力矩，也就是力对切削点的旋转效果。
3.钻头轴向力：钻头轴向力是指钻头在钻孔过程中所受到的轴向力。
这个力对于确保钻头在加工过程中的稳定性和切削效率非常重要。
现在，让我们来具体介绍一下计算钻孔切削力和切削力矩的方法。
1.钻孔切削力的计算：-钻头直径(D)-切削速度(v)-进给速度(f)- 角推力系数(kappa)Fz = kappa * D * f其中，Fz为钻孔切削力，kappa为角推力系数。
2.钻孔切削力矩的计算：-钻头直径(D)-切削速度(v)-进给速度(f)- 切削力矩系数(kappa_m)Mz = kappa_m * D * Fz其中，Mz为钻孔切削力矩，kappa_m为切削力矩系数。
在钻孔加工过程中，通常使用的角推力系数和切削力矩系数可以通过手册或者经验公式进行查找。
需要注意的是，以上计算的结果可能与实际情况有一定的偏差。
因为实际加工中，切削力和切削力矩受到许多因素的影响，包括切削液的润滑效果、材料性质、钻孔尺寸等等。
因此，在实际加工过程中，需要根据具体情况对计算结果进行修正。
总之，钻孔切削力和切削力矩的计算是钻孔加工中的一个重要环节，对于确保钻孔加工的质量和效率起着关键的作用。
通过合理计算钻孔切削力和切削力矩，不仅可以准确选择合适的刀具和加工参数，还可以提高生产效率和工件质量。
车床刀具切削参数计算公式
车床刀具切削参数计算公式车床刀具切削参数计算是机械加工中非常重要的一环，它直接影响着加工效率和加工质量。
在车床加工中，刀具的切削参数包括切削速度、进给速度和主轴转速等，这些参数的选择需要根据具体的加工材料、刀具材料和加工要求来确定。
本文将介绍车床刀具切削参数的计算公式及其应用。
一、切削速度的计算公式。
切削速度是指刀具在加工过程中与工件接触的线速度，它是刀具切削过程中的重要参数。
切削速度的计算公式如下：vc = π× D × n。
其中，vc为切削速度，单位为m/min；D为刀具直径，单位为mm；n为主轴转速，单位为r/min。
在实际应用中，根据切削材料和刀具材料的不同，切削速度的选择也不同。
一般来说，对于硬度较高的材料，切削速度应该较低，而对于硬度较低的材料，切削速度可以适当增加。
二、进给速度的计算公式。
进给速度是指刀具在切削过程中沿工件表面的移动速度，它是刀具切削过程中另一个重要的参数。
进给速度的计算公式如下：f = f × n。
其中，f为进给速度，单位为mm/r；f为进给量，单位为mm；n为主轴转速，单位为r/min。
在实际应用中，进给速度的选择需要考虑到切削材料、刀具材料和加工要求等因素。
一般来说，对于粗加工，进给速度可以适当增加，而对于精加工，则需要降低进给速度。
三、主轴转速的计算公式。
主轴转速是指车床主轴的转速，它是刀具切削过程中的另一个重要参数。
主轴转速的计算公式如下：n = (vc × 1000) / (π× D)。
其中，n为主轴转速，单位为r/min；vc为切削速度，单位为m/min；D为刀具直径，单位为mm。
在实际应用中，主轴转速的选择需要根据切削材料和刀具材料的不同来确定。
一般来说，对于硬度较高的材料，主轴转速应该较低，而对于硬度较低的材料，则可以适当增加主轴转速。
四、切削力的计算公式。
切削力是指刀具在切削过程中对工件施加的力，它是刀具切削过程中的另一个重要参数。
切削力
机械制造技术切削力在金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。
切削力直接影响切削热的产生，并进一步影响刀具磨损、寿命、加工精度和已加工表面质量。
1.切削力的产生和分解切削力来源于三个变形区内切削层金属、切屑和工件表面的变形抗力和刀具与切屑、刀具与工件表面的摩擦阻力。
在实际应用中常将总切削分解成3个相互垂直的切削分力，如图1所示。
图1 外圆车削时力的分解主切削力F C：垂直于基面，与切削速度方向平行的切削分力。
吃刀抗力(背向分力)F P：在基面内与进给运动相垂直，即吃刀方向上的分力。
进给抗力F f：在基面内，与进给运动方向相平行，即沿进给方向的切削分力。
u(1)主切削力FC主切削力是最大的分力，是校验机床动力、设计机床主传动系统零件、夹具强度和刚度的主要依据，也是计算刀具强度和选择切削用量的依据。
u(2)吃刀抗力(背向分力)FP吃刀抗力对工件的加工精度影响最大。
切削工件时，易使其产生弹性弯曲，引起振动。
车削刚性差的细长轴类工件时，Fp对其加工精度的影响尤其显著。
u(3)进给抗力Ff进给抗力Ff是设计和验算进给运动机构零件强度和刚度的依据。
22222c f p c DF F F F F F =++=+式中，F D 为推力，是总切削力F 在切削层尺寸平面上的投影，单位为N。
它与背向力F p 和进给力F f 的关系为：F p =F D cos k r , F f =F D sin k r2. 切削力与切削功率的计算u(1)计算切削力的指数公式u(2)切削功率的计算切削功率Pc用于核算加工成本和计算能量消耗，并在设计机床时根据它来选择机床主电动机功率。
主运动消耗的切削功率:式中 F c—主切削力，N；υc—切削速度，m/min。
根据切削功率P c可计算或校核机床主电动机的功率P E (单位为kW)：cE mP P η=ηm 为机床传动效率，ηm ＝0.75~0.85。
u(3)按单位切削力计算切削力和切削功率单位切削力kc是指单位切削面积上的切削力：3. 影响切削力的因素在切削过程中，切削力可能使工艺系统产生变形，影响加工精度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图1.60 刀具随切削 速度的磨损曲线
图1.61 在对数坐标 纸上的T—vc曲线
硬质合金外圆车刀车削碳钢时的经验公式： T=CT/（vc5· f2.25· ap0.75 对切削用量选择有指导意义：
6. 刀具合理使用寿命的选择 两种原则：
一种是根据单件工序工时最短的原则来确定 刀具使用寿命，即最大生产率使用寿命（Tp） 另一种是根据单件工序成本最低的原则来确 定刀具的使用寿命，即经济使用寿命（Tc）。
4.单位切削力
单位切削力指的是单位切削面积上的主切削力，用 kc表示， kc=Fc/AD（N/mm2） 式中：AD—切削面积AD =ap· f (mm2) Fc—主切削力（N） ap——切削深度（mm） f —进给量（mm/r）
5.切削力的经验公式
切削力的经验公式： Fc=CFc· apxFc· fyFc· Fp=CFP· apxFp· fyFp Ff=CFf· apxFf· fyFf 式中， CFc 、 CFP 、 CFf— 与工件材料及切削条件 有关的系数； xFc· 、yFc、xFp、yFp、xFf、yFf—指数 KFc、KFp、KFf—修正系数之积。
6.影响切削力的因素 工件材料：工件材料的强度、硬度越高，切削力越大。 切削用量：切削深度和进给量增大，均使切削力增大，但两者
的影响程度不同，切削力大约与ap和f0.84成正比。
刀具角度：
前角加大，切削变形减小，切削力下降，尤其加工塑性材料 。 主偏角对切削力在切深分力和进给分力的比例关系影响较大，主 偏角增大，进给分力增大，切深分力减小。 刃倾角越大，刀具越锋利，切削力就越小。 刀具的刀尖圆弧半径增大，切削力也增大。 刀具磨损的影响：刀具磨损越严重，摩擦力越大，切削力越大。 切削液的影响：切削液的润滑作用，可减小切削力。 刀具材料的影响：刀具材料对切削力影响不明显，主要是刀具材 料与工件材料的摩擦系数不同而影响切削力的大小。
1.2.4 切削热和切削温度 切削过程中产生切削热，切削热引起切削温度变化， 影响刀具的磨损、工件的加工精度和表面质量。 1. 切削热的产生和传出
图1.41 切削热
2．切削温度的测量方法
图1.42 自然热电偶法测量温度示意图
图1.43 YT15刀具同几种钢材的热电偶标定曲线
图1.44 用人工电偶法测量刀具和工件的温度示意图
上次课内容回顾
1.2金属切削过程的基本原理 1.2.1金属切削过程 1.2.2切屑的类型与控制
本次课程内容介绍： 1.2.3 切削力 1.2.4 切削热和切削温度 1.2.5 刀具磨损
1.2.3 切削力
1.切削力的来源
图1.39 切削力的来源
2.切削合力和分力 切削力分解为三个互相垂直的分力： 切削力 Fcc—— 切削切削合力在垂直于工作平面上的分力，或 称径向力。 进给力Ff——切削合力在进给方向上的分力，或称轴向 力。
图1.45 刀具、切屑和工件
图1.46 刀具前刀面上的切 削温度分布
3．影响切削温度的主要因素
（1）工件材料对切削温度的影响 工件材料的硬度和强度越高，切削时所消耗的功就越多，产生的 切削热也多，切削温度就越高。
图1.47 45钢热处理状态对切削温度的影响
图1.48 不锈钢、高温合金和铸铁的切削温度
5.刀具使用寿命（耐用度）及影响因素
刀具使用寿命的定义： 一把新刀或新刃磨过的刀具从开始切削到磨损量达 到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具的使用寿命， 也称刀具耐用度。用T表示，单位是min（时间）， 影响刀具耐用度的因素很多，主要影响因素有： 工件材料、刀具材料、切削速度等。
硬质合金外圆车刀车 削碳钢时的经验公式 T=CT/（vc5· f2.25· ap0.75
图1.51 进给量与切削温度的关系
进给量还影响切削变形区产生热量的比例。切削厚度（hD= f sinκr）对各变形区产生切削热的比例影响如图1.52所示。
图1.52 三个变形区产生热量的比例
在图1.53的实验条件下，切削区的平均温度与切削深度的指数关系
Cθap ap 0.04
图2-66 切削深度与切削温度的关系
（2）切削用量对切削温度的影响
图1.49 切削速度与切削温度的关系
切削速度对切削热传出途径也有影响，当切削速度较高时，切 削热主要由切屑传出，当切削速度较低时，切削热主要由工件和 刀具传出，如图1.50所示。
图1.50 vc对切削热传出途径的影响
进给量增大，金属切除量增大，产生的切削热也增大，使 切削温度增高，如在图1.52 所示。
1.2.5 刀具磨损
1.刀具磨损的形态：前刀面摩损、后刀面磨损和前后刀面磨损。
图1.54 刀具磨损形态
图1.55 车刀磨损状态
2. 刀 具 磨 损 的 原因 ①磨料磨损 ②粘结磨损 ③扩散磨损 ④氧化磨损
图1.56 硬质合金与钢之间的扩散
图1.57 切削速度与磨损强度和刀具磨损原因的关系
3.刀具磨损过程
图1.58 硬质合金车刀的典型磨损曲线
4. 刀具磨钝标准 对于一次 性对刀的自 动化精加工 刀具，则用 径向磨损量 NB 作 为 指 标。 一般以VB 衡量。 ISO 规定VB=0.3， VB=0.6 毫米。
图1.59 车刀的径向磨损
表1.3 硬质合金车刀的磨钝标准 加工条件 精车 合金钢粗车，粗车钢性较差 的工件 碳素钢粗车 铸铁件粗车 钢及铸铁大件低速粗车 后刀面的磨钝标准VB（mm） 0.1～0.3 0.4～0.5 0.6～0.8 0.8～1.2 1.0～1.5
F F F F
2 c 2 p
2 f
（1.23 ）
FP＝FDcoskr； Ff=FDsinkr
（1.24）
图1.40 切削合力和分力
3.切削功率 切削功率Pc Pc=（Fc· vc+Ff· nw · f/1000）· 10-3（kw） Fc 为主切削力(N)； vc切削速度(mm/s)； Ff 进给抗力（N）； nw 工件的转速（r/s）； f 进给量（mm/r） 一般情况下，切削功率 Pc=Fc· vc· 10-3（kw） 机床电动机的功率PE 应为 PE≥Pc/ηm 式中， ηm为机床传动功率，一般取ηm＝0.75~0.85