3.2 切削力

1. 3.2 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 一、切削力的分解 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

2. 切 削 力(点击播放)

3. 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 式中KFc、 KFf、 KFp 为切削条件修正系数， xFc、 yFc、 zFc等为指 数，均可在切削用量 手册中查到。 （二）用单位切削力计算切削力 单位切削力 kc=Fc/Ac= Fc/(ap f) = Fc/(acaw) 可查手册 ∴Fc=kc Ac KFc KFc为切削条件修正系数

4. （三）计算切削功率 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） • 切削功率 Pe • Pe＝ Pc＋ Pf • ＝ Fcv + Ffnwf 10-3 • ≈ Fcv （W） 2. 电动机功率 Pm Pm>Pc/ηm ηm 为机床传动效率

5. 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kc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 ap↑→Ac成正比↑， kc不变，ap的 指数约等于1，因而 切削力成正比增加 f↑→Ac成正比↑，但 kc略减小， 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

6. 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

7. （三）刀具几何参数的影响 1. 前角γ0的影响 加工塑性材料时，γ0 ↑→ Φ ↑→变形程度↓→F↓ 加工脆性材料时，切削变形很小，γ0对 F影响不显著 γ0 ＞30°或高速切削时，γ0对 F影响不显著 Fc

8. 2. 主偏角κr的影响 （1）κr对Fc影响较小， 影响程度不超过10% κr在60°～75°之 间时，Fc最小。 （2）κr对Fp、 Ff影响较大 Fp＝ FD cosκr Ff＝ FD sinκr Fp随κr 增大而减小， Ff随κr 增大而增大

9. 3. 刃倾角λs的影响 （1）λs对Fc影响很小 （2） λs对Fp、 Ff影响较大 Fp随λs增大而减小， Ff随λs增大而增大

10. 4.负倒棱bγ1的影响 bγ1 与f 之比增大, 切削力随之增大。 当切钢bγ1/f ≥5或 切铸铁bγ1/f ≥3时， 切削力趋于稳定，接 近于负前角的状态。

11. 5.刀尖圆弧半径rε的影响 rε增大相当于κr减小的影响 （1）rε对Fc影响很小 （2）Fp随 rε增大而增大 Ff随 rε增大而减小

12. （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 （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。 （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。