[行业] 切削力的测量和计算方法知多少

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查看184 | 回复0 | 2025-3-19 07:47:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
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切削力:金属切削时,刀具切入工件使被切金属层发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。


01



切削力


切削力来源于三个方面:


(1)克服被加工材料弹性变形的抗力;

(2)克服被加工材料塑性变形的抗力;

(3)克服切屑对刀具前刀面、工件过渡表面和已加工表面对刀具后刀面的摩擦力。


切削合力及分解


主切削力Fc(主切削力Fz):在主运动方向上的分力,它切于加工表面,并与基面垂直。Fc用于计算刀具强度,设计机床零件,确定机床功率等。

进给力Ff(进给抗力Fx):在进给运动方向上的分力,它处于基面内与进给方向相反。Ff用于设计机床进给机构和确定进给功率等。

背向力Fp(切深抗力Fy):在垂直于工作平面上分力,它处于基面内并垂直于进给方向。Fp用来计算工艺系统刚度等。它也是使工件在切削过程中产生振动的力。

车削时,各切削分力的近似比例:



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切削功率


单位时间消耗在切削过程中的功称为切削功率Pc。

主运动消耗的功率,占总切削功率的95%左右。

进给运动消耗的功率,占总消耗功率的5%左右。

切深抗力方向没有位移,因此不消耗功率。

总消耗功率:

机床电机功率:

式中η机床传动效率,通常η=0.75~0.85


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切削力的计算和检测方法



1,间接测量法

在没有专用测力仪器的情况下,可以使用功率表测出机床电动机在切削过程中所消耗的功率PE后,按公式计算出Pc。

在切削速度已知的情况下,利用公式:(进给运动相对于主运动消耗的功很少,可以忽略不计)

计算出Fc。这种方法只能粗略的估算出切削力的大小。


2,直接测量法

测力仪是测量切削力的主要仪器,按其工作原理可以分为机械式、液压式和电测式。电测式又可分为电阻应变式、电磁式、电感式、电容式以及压电式。目前常用的是电阻式测力仪和压电式测力仪。


3,在生产实际中计算切削力的经验公式可以分为两类:一类是指数公式;另一类是按单位切削力进行计算。


a), 指数公式

切削深度对切削力的影响最大,进给量的影响次之,切削速度的影响最小。


指数公式的建立

指数公式是通过切削实验建立起来的。实验方法有单因素法、多因素法等。数据处理方法有图解法、线性回归法以及计算机数据采集处理法等。下面介绍以单因素实验为基础的图解法。保持其它其他切削条件不变,只改变背吃刀量ap,用测力仪测出不同ap时的切削分力数据,将所得的数据画在说对数坐标纸上。

同理可得

综合各因素对Fc的影响


b), 利用单位切削力计算

单位切削力是指单位面积上的切削力。



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