切削力切削热和切削温度

1、2.4 切削力,切削力的来源： 被切削材料的弹性、塑性变形抗力 刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力,将切削合力F分解为三个互相垂直的分力Fc 、Ff 、Fp Fc 主切削力，与切削速度方向一致 Ff 进给力，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力 Fp 背向力(切深抗力)，与进给方向垂直，又称径向力,一、切削力的分解,二、切削力与切削功率的计算,（一）用指数经验公式计算切削力,（二）用单位切削力计算切削力 单位切削力 p=Fc/A= Fc/(ap f) = Fc/(h*b) 可查手册 Fc= p A KFc KFc为切削条件修正系数,式中KFc、 KFf、 KFp 为切削条件修正系数， xFc、 y

2、Fc、 zFc等为指 数，均可在切削用量 手册中查到。,（三）计算切削功率,切削功率 Pe Pe Pc Pf Fc v + Ff nwf 10-3 Fc v （W）,式中Fc、 Ff 为切削力、 进给力（N）； v 为切削速度（m/s）； nw为工件转速（r/s）； f 为进给量（mm/r）,2. 电动机功率 PE PEPc/m m 为机床传动效率,三、影响切削力的因素,（一）工件材料的影响（系数CF 或单位切削力p体现） 工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。,（二）切削用量的影响 apA 成正比， p不变， ap的 指数约等于1，因而 切削力成正比增加 fA 成正比，但 p 略

3、减小， f 的 指数小于1，因而 切削力增加但与f 不成正比,速度v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况 在无积屑瘤阶段， v 变形程度切削力减小,1. 在积屑瘤增长阶段 随v 积屑瘤高度 变形程度，F ,2. 在积屑瘤减小阶段 v 变形程度，F ,3. 在无积屑瘤阶段 随v ，温度升高，摩擦 系数变形程度 F 计算F 时乘以修正系数Kv 或指数zF约为-0.15来体现,（三）刀具几何参数的影响 1. 前角0 的影响 加工塑性材料时，0 变形程度F,Fc,加工脆性材料时，切削变形很小， 0对 F 影响不显著 0 30或高速切削时， 0对 F 影响不显著,2. 主偏角r的影响 （1）r对

4、Fc影响较小， 影响程度不超过10% r在6075之 间时，Fc最小。,（2）r对Fp、 Ff影响较大 Fp F cosr Ff F sinr Fp随r 增大而减小， Ff随r 增大而增大,3. 刃倾角s的影响 （1）s对Fc影响很小,（2） s对Fp、 Ff影响较大 Fp随s增大而减小， Ff随s增大而增大,4.负倒棱b1的影响,b1 与lf 之比增大, 切削力随之增大。 当切钢b1/ lf 5或 切铸铁b1/ lf 3时， 切削力趋于稳定，接 近于负前角的状态。,5.刀尖圆弧半径r的影响,（1）r对Fc影响很小 （2）Fp随 r增大而增大 Ff随 r增大而减小,r增大相当于r减小的影响,（

5、六）刀具材料的影响 按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬质合金、高速钢顺序， 切削力依次增大。,（五）切削液的影响 切削液润滑作用越好，力减 小越显著，低速时更突出。,（四）刀具磨损的影响 后刀面平均磨损带宽度VB 越大，摩擦越强烈，切削力 也越大。 VB对背向力Fp影响最显著,切削热与切削温度,一、切削热的产生和传导,切削热产生于三个变形区， 切削过程中消耗的能量约 98%转换为热能，切削热 qPcFcv =Cfcapf 0.75v-0.15KFcv = Cfcapf 0.75v0.85KFc,切削热通过切屑、工件、 刀具和周围介质向外传出,二、切削温度的分布,红外胶片法测得切钢料的温度场， 分析归

6、纳切削温度分布规律： 剪切区等温线与滑移线相近 OM线温度比OA线上温度高 剪切滑移相等的地方温度相等， 剪切变形是切削热的第一来源,2.前后刀面最高温度点不在刀刃上 切屑上最高温度比剪切区温度高 切屑底层温度比上层温度高 摩擦是切削热的又一来源,三、影响切削温度的主要因素,切削温度 一般指前刀面与切屑接触区内的平均温度,两个方面：切削热的产生与传出,（一）切削用量的影响,由实验得出切削温度经验公式如下 C v z f y ap x 式中系数及指数见表1-4,由表中数据看出： z在0.30.5之间，y在0.150.3，x在0.050.1 切削用量时切削温度 ，其中v 对影响最大，进 给量 f 的影响比v 小，背吃刀量ap的影响很小。,（二）刀具几何参数的影响 1. 前角0 的影响 0 变形程度F q 但0 20时，因散热面积，对的影响减小,2. 主偏角r的影响 r ，切削宽度aw ，散热面积 ,（三）工件材料的影响 强度硬度、塑性和韧性越大， 切削力越大，切削温度升高。 导热率大，散热快，温度下降,（四）刀具磨损的影响