金属的切削过程是一个复杂的过程,在这一过程中形成切屑、产生切削力、切削热与切削温度,刀具磨损等许多现象,研究这些现象及变化规律,对于合理使用与设计刀具,夹具和机床,保证加工质量,减少能量消耗,提高生产率和促进生产技术发展都有很重要的意义。
(一)切削力的来源和分解
切削过程中,刀具施加于工件使工件材料产生变形,并使多余材料变为切屑所需的力称为切削力
而工件低抗变形施加于刀具称为切削抗力,在分析切削力以及切削机理时,切削力与切削抗力意义相同。
刀具切削工件时,由于切屑与工件内部产生弹性,塑性变形抗力,切屑与工件对刀具产生摩擦阻力,形成刀具对工件作用一个合力F,由于其大小,方向不易确定。
因此,为了便于测量、计算及研究,通常将合力F分解成三个分力。
(二)工作功率
(三)计算切削力的经验公式
(四)单位切削力和单位切削功率
(五)影响切削力的主要因素
1.工件材料的影响,工件材料的硬度和强度越高,虽然切削变形会减小,但由于剪切屈服强度***,产生的切削力会越大;工件材料强度相同时,塑性和韧性越高,切削变形越大,切削与刀具间摩擦增加,切削力会越大。切削铸铁时变形小,摩擦小,故产生的切削力小。
2.切削用量的影响 进给量、背吃刀量增大,二者都会使切削力增大,而实际上背吃刀量对切削力的影响要比进给量大。其主要原因在于,αp增大一倍时,切削厚度hD 不变,而切削宽度bD 则增大一倍,切削刃上的切削负荷也随之增大一倍,即变形力和摩擦成倍增加,***终导致了切削力以成倍增加;f增大一倍时,切削宽度bD不变,只是切削厚度hD增大一倍,平均变形减小,故切削力增加不到一倍。
切削速度对切削力的影响:切削塑性金属时,在40m/min时,由于积屑瘤的产生与消失,使刀具前角增大或减小,引起变形系数的变化,导致了切削力的变化;当>40m/min,切削温度升高,使平均摩擦系数下降,切削力也随之下降。切削灰铸铁等脆性材料时,塑性变形很小,且刀屑间的摩擦也很小,因此,υc对影响不大。
3.刀具几何参数的影响 前角对Fc影响较大。前角增大,切削变形减小,故切削力减小。主偏角对进给力Ff和背向力Fp影响较大,当кr增大时Ff增大而Fp 则减小。刃倾角对背切削力FP影响较大,因为λs由正值向负值变化时,会使顶向工件轴线的背向力增大。
此外刀尖圆弧半径,刀具磨损程度等因素对切削力也有一定的影响。
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