切削力的经验公式
目前,人们已经积累了大量的切削力实验数据,对于一般加工方法,如车削、孔加工和铣削等已建立起了可直接利用的经验公式。
测力实验的方法有单因素法和多因素法,通常采用单因素法。即固定其它实验条件,在切削时分别改变背吃刀量ap 和进给量f ,并从测力仪上读出对应切削力数值,然后经过数据整理求出它们之间的函数关系式。
通过切削力实验建立的车削力实验公式,其一般形式为:
注意:切削力实验公式是在特定的实验条件下求出来的。在计算切削力时,如果切削条件与实验条件不符,需乘一个修正系数KF ,它是包括了许多因素的修正系数乘积。修正系数也是用实验方法求出。
三、单位切削力、切削功率和单位切削功率
1、单位切削力p :是指切除单位切削层面积所产生的主切削力。可用下式表示:
上式表明,单位切削力p 与进给量f 有关,它随着进给量f 增大而减小。单位切削力p 不受背吃刀量ap 的影响。
单位切削力p 可查手册,利用单位切削力P 来计算主切削力Fz 较为简易直观。
2、切削功率Pm :消耗在切削过程中的功率称为切削功率Pm(国标为Po) 。
切削功率为力Fz 和Fx 所消耗的功率之和,因Fy 方向没有位移,所以不消耗功率。于是
Pm=(FzVc+Fxnwf/1000)×10-3
其中:Pm —切削功率(KW );
Fz —切削力(N );
Vc —切削速度(m/s);
Fx —进给力(N );
nw —工件转速(r/s);
f —进给量(mm/s)。
式中等号右侧的第二项是消耗在进给运动中的功率,它占总功率5%左右,可以略去不计,于是
Pm=FzVc×10-3
按上式求得切削功率后,如要计算机床电动机的功率(PE )以便选择机床电动机时,
还应考虑到机床传动效率。
PE≥ Pm/ηm
式中 :ηm—机床的传动效率,一般取为0.75~0.85,大值适用于新机床,小值适用于旧机床。
3、单位切削功率Ps
单位切削功率Ps 是指单位时间内切除单位体积金属Zw 所消耗的功率。
四、切削力的变化规律
实践证明,切削力的影响因素很多,主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具材料刀具磨损状态和切削液等。
1、工件材料
(1)硬度或强度提高,剪切屈服强度τs增大,切削力增大。
(2)塑性或韧性提高,切屑不易折断,切屑与前刀面摩擦增大,切削力增大。
2、切削用量
(1)背吃刀量(切削深度)ap 、进给量增大,切削层面积增大,变形抗力和摩擦力增大,切削力增大。
由于背吃刀量ap 对切削力的影响比进给量对切削力的影响大( 通常XFz=1,YFz=0.75-0.9),所以在实践中,当需切除一定量的金属层时,为了提高生产率,采用大进给切削比大切深切削较省力又省功率。
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