鉸刀切削力怎么計算?

無情gsy · 發表于 2012-11-26 16:41:15

請問下,我想計算一把鉸刀的切削力,不知道怎么計算,請各位指教!

心有靈錫 · 發表于 2012-11-26 19:16:55

求答案……

daxiong888 · 發表于 2012-11-27 11:02:29

力學？求解。。。。。

無情gsy · 發表于 2012-11-27 16:07:10

跪求答案急！

無情gsy · 發表于 2012-11-27 16:07:10

跪求答案急！

養豬東籬下 · 發表于 2012-11-27 23:06:19

刀具的切削力，和很多因素有關，不容易計算。你計算鉸刀切削力做什么呢？一般只會考慮機床電機功率是否足夠，主軸扭矩是否足夠，用大刀盤或粗鏜時會不會悶刀；鉸刀都是精加工，余量小，切削力小，一般不會考慮切削力的問題。

養豬東籬下 · 發表于 2012-11-27 23:09:04

切削力的來源、切削分力
金屬切削時，切削層及其加工表面上產生彈性和塑性變形；同時工件與刀具之間的相對運動存在著摩擦力。如圖 2-15所示，作用在刀具上的力有兩部分組成：
　1. 作用在前、后刀面上的變形抗力 Fnγ 和 Fnα ;
　2. 作用在前、后刀面上的摩擦力Ffγ 和 Ffα 。

這些力的合力 F稱為切削合力，也稱為總切削力。總切削力 F可沿 x,y,z方向分解為三個互相垂直的分力 Fc、 Fp、 Ff，如圖 2-16所示。主切削力 Fc 總切削力 F在主運動方向上的分力；背向力 Fp 總切削力 F在垂直于假定工作平面方向上的分力；進給力 Ff 總切削力在進給運動方向上的分力。

切削力計算的經驗公式
通過試驗的方法，測出各種影響因素變化時的切削力數據，加以處理得到的反映各因素與切削力關系的表達式，稱為切削力計算的經驗公式。在實際中使用切削力的經驗公式有兩種：一是指數公式，二是單位切削力。
1 ．指數公式
　　主切削力  (2-4)
　　背向力  (2-5)
　　進給力  (2-6)
式中 Fc ————主切削力（ N）；
Fp ———— 背向力（ N）；
　　Ff ———— 進給力（ N）；
　　Cfc 、 Cfp 、 Cff ———— 系數，可查表 2-1；
　　xfc 、 yfc、 nfc、 xfp、 yfp、 nfp、 xff、 yff、 nff ------ 指數，可查表 2-1。
KFc 、 KFp 、 KFf ---- 修正系數，可查表 2-5，表 2-6。
2 ．單位切削力
　　單位切削力是指單位切削面積上的主切削力，用 kc表示，見表 2-2。
　　kc=Fc/A d=Fc/(a p•f)=F c/(b d•h d) (2-7)
　　式中 AD -------切削面積（ mm 2）；
　　ap ------- 背吃刀量（ mm）；
　　f - ------- 進給量（ mm/r）；
　　hd -------- 切削厚度（ mm ）；
　　bd -------- 切削寬度（ mm）。
　　已知單位切削力 kc ,求主切削力 Fc
Fc=kc•ap•f=kc•hd•bd (2-8)
式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 時的單位切削力，當實際進給量 f大于或小于 0.3mm /r時，需乘以修正系數 Kfkc，見表 2-3。

表 2-3 進給量?對單位切削力或單位切削功率的修正系數 Kfkc， Kfps
f /(mm/r)
0.1
0.15
0.2 0.25
0.3
0.35 0.4
0.45 0.5
0.6

Kfkc ， Kfps 1.18 1.11
1.06
1.03 1 0.97
0.96
0.94
0.925
0.9

影響切削力的主要因素
1. 工件材料的影響
工件材料的物理機械性能、加工硬化能力、化學成分和熱處理狀態，都對切削力產生影響。由表 2-2可以看出，工件材料的硬度愈高，則切削力愈大。工件材料雖然硬度、強度較低，但塑性、韌性大，加工硬化能力大，其切削力仍很大。如 1Cr18Ni9Ti 等不銹鋼。
在普通鋼中添加含硫或鉛等金屬元素的易切鋼，其切削力比普通鋼降低 20～ 30％。同一種材料熱處理狀態與金相組織不同，切削力也有很大差異。
切削脆性材料（如鑄鐵）時，塑性變形小，加工硬化小，切屑與前刀面接觸少，摩擦小，因此切削力也較小
2 ．切削用量的影響
　　如圖 2-17所示，背吃刀量 a p和進給量 f是通過對切削面積和單位切削力的變化而影響切削力的。背吃刀量 a p增大，切削寬度 b d也增大，剪切面積 As和切屑與前刀面的接觸面積按比例增大，第一變形區和第二變形區的變形與摩擦相應增大。當背吃力量增大一倍時，切削力也增大一倍。進給量 f增大，切削厚度 h d增大，而切削寬度 b d 不變，這時剪切面積雖按比例增大，第二變形區的變形未按比例增大。而進給量增大，平均變形變小，單位切削力降低，因此，進給量 f增大一倍，切削力約增加 70～ 80％。

從上述分析可知， a p和 f對切削面積的影響相同，但對單位切削力的影響不同。 a p 增加時單位切削力不變， f增加時，單位切削力減小，當切削面積 A d相等時，為了減小切削力，可以選擇大的進給量 f，小的背吃刀量 a p，即采用窄而厚的切屑斷面形狀。圖 2-18為車削 45鋼時， a p與 f對切削力影響的實驗曲線。

切削速度 v c對切削力的影響呈波浪形變化，如圖 2-19所示。由切削變形一節所述可知，切削速度 v c小于 50m /min的范圍內，隨著速度的增加，積屑瘤由小變大又變小，切削力則隨之由大變小又變大。速度 v c繼續增高，切削溫度上升，切削力又下降，但變化較小。如 v c從 50m /min增加至 500m /min時，切削力減少約 10％。生產中的高速切削技術就可減小切削力，提高切削效率。
3. 刀具幾何參數的影響
(1) 前角的影響
　　在刀具幾何參數中前角對切削力的影響最大。如圖 2-20所示。前角愈大，


切屑易于從前刀面流出，切削變形小，從而使切削力下降，但前角γ0對三個切削分力的影響是不同的。同時，工件材料不同，前角的影響也不同，對塑性較大的材料，如紫銅、鋁合金等，切削時塑性變形大，前角的影響較顯著；而對脆性材料，如鑄鐵、脆黃銅等，前角的影響就較小。
（ 2）主偏角的影響如圖 2-21所示為主偏角κr對三個切削分力的影響。從圖中看出主偏角對主切削力的影響不大，當 kr=600～ 750時，主切削力最小。但主偏角對 Fp、 Ff 的影響較大。隨著主偏角的增加，進給力 Ff增加，而背向力 Fp減小。當κr =900，理論上背向力 Fp=0，實際上由于有刀尖圓弧半徑 rε和副切削刃參與切削，即使κr =900， Fp還是存在的。在車削剛性較差的細長軸時，應選用較大的主偏角，就是為了減小 Fp的影響。表 2-4所示為 Fp/F
表 2-4 切削鋼和鑄鐵時 FP/FC， FF／FC比值
工件材料
主偏角 κr

45 °
75 °
90 °

鋼 FP／FC
0.55~0.65
0.35~0.5
0.25~0.4

FF ／FC
0.25~0.4
0.35~0.5
0.4~0.55

鑄鐵
FP／FC
0.3~0.45
0.2~0.35
0.15~0.3

FF ／FC
0.1~0.2
0.15~0.3
0.2~0.35

（ 3 ）刃傾角的影響
　　圖 2 — 22 所示為刃傾角對三個切削分力的影響。從圖可見，刃傾角 λs 對主切削力 Fc 的影響很小，但對進給力 Ff 和背向力 Fp 的影響較大。當 λs 從正值變為負值， Fp 將增加， Ff 將減小。所以車削剛性較差的工件時，一般不取負的刃傾角。
（ 4 ）刀尖圓弧半徑
　　刀尖圓弧半徑大小將影響切削刃上的圓弧部分長度和影響平均主偏角 κrB 。如圖 2 — 23 所示。在切削深度 ap, 進給量 f 和主偏角 κr 一定的情況下，增大刀尖
圓弧半徑 rε ，刀刃曲線部分長度增大，切削刃平均主偏角減小，使切屑斷面形狀中 bD增長， hD 減小，成為薄而寬的切屑，從而使切削變形增加，所以切削力也增加，其中 Fp 明顯增加， Ff 降低。因此在工藝系統剛性較差時，應選用較小的刀尖圓弧半徑。
4 ．其它影響因素
　　刀具材料不同時，切屑與刀具間的摩擦狀態也不同，從而影響切削力。如用 YT 硬質合金刀具切削鋼料比用高速鋼刀具切削， F c 約降低 5 ～ 10% 。
　　使用適宜的切削液可降低切削力。刀具后刀面磨損大 , 切削力也增加。刀具具有負倒棱時 , 切削變形增大，切削力也增大。

車刀切削力計算舉例
例  用 YT15 硬質合金車刀縱車 σ b =0.588GP a 的熱軋鋼外圓 , 切削速度 v c=100m/min, 背吃刀量 a p= 4mm, 進給量 f = 0.3mm/r 。車刀幾何參數 γ 0 =10 ° 、
κ r =75 ° 、 λ s = -10 ° 、 r ε = 0.5mm, 求切削分力 F c、 F P、 F f 。
解：根據式（ 2-4）、式（ 2-5）、式（ 2-6）及表 2-1得切削力公式：
　　　　
　　　　
　　　　
　　　　F c=9.81×270×4×0.3 0.75×100 -0.15K fc
　　　　F p=9.81×199×4 0.9× 0.3 0.6×100 -0.3K fp
　　　　F f=9.81×294×4× 0.3 0.5×10 -0.4K ff
　　切削力修正系數 K fc 、 K fp 、 K ff是各種因素對切削力的修正系數的乘積。如由表  ,由表 2-5、表 2-6查得：
（查高速鋼代入）

　　　　
　　　　
　　　　
　于是得：
　　　　KFc = 0.7537；　 KFp = 0.5509 ；　KFf = 0.7822
　　代入上式切削力計算公式得
　　
Fc = 1620(N) 　　FP = 456.7(N) 　　Ff = 783.32(N)

切削溫度及其主要影響因素
切削溫度是切削過程中的又一基本物理現象。切削溫度的變化，能改變工件材料的性能，影響積屑瘤的產生和消失，以及影響已加工表面質量。因此認識它的變化規律，具有重要的實用意義。
（一）切削熱的產生與傳出
　　如圖 2 — 24 所示，在三個變形區中，因變形和磨擦所作的功絕大部分都轉化成熱能。
　　切削區域產生的熱能通過切屑、工件、刀具和周圍介質傳出。切削熱傳出時由于切削方式的不同，工件和刀具熱傳導系數的不同等，各傳導媒體傳出的比例也不同。表 2 — 7 為切削熱在車削和鉆削時各傳熱媒體切削熱傳出的比例。

　　切削溫度一般指切削區域的平均溫度。切削溫度的分布指切削區域各點溫度的分布（即溫度場）。
圖 2 -25a 為切削鋼時所測得的正交平面內的溫度分布； b 是車削不同材料時，前、后刀面上溫度分布情況。從圖中可以看出：

（ 1 ）前刀面上的最高溫度不在切削刃上，而距離切削刃有一段距離；
　　（ 2 ）溫度分布不均勻，溫度梯度大。工件材料塑性大，分布較均勻，反之，工件材料脆性大，分布不均勻。
　　（三）切削溫度的主要影響因素
　　1. 工件材料的影響
　　工件材料的強度、硬度高，導熱率低，高溫下的強度、硬度高，都會使變形功增加，使切削溫度升高。切削脆性材料，因變形小，摩擦小，故其切削溫度較低。如圖 2-26 所示。
　　2. 切削用量的影響
　　（ 1 ）背吃刀量 a p a p 對切削溫度的影響很小。背吃刀量 a p 增加，產生的熱量按比例增加。 a p 增大一倍，切削寬度 b D 也增加一倍，刀具的傳熱面積也增大一倍，改善了刀頭的散熱條件，切削溫度只是略有提高。

（ 2 ）進給量 f f 對切削溫度的影響比 a p 大。進給量 f 增加，產生的熱量增加。雖然 f 增加使切削厚度 h D 增加，切屑的熱容量增大，切屑能帶走較多的熱量，但由于切削寬度 b D 不變，刀具散熱面積未按比例增加，刀具的散熱條件未得到改善，所以切削溫度會升高。
　　由以上分析可知，為控制切削溫度，應采用寬而薄的切削層剖面形狀有利。
　　（ 3 ）切削速度 v c v c 對切削溫度的影響最大。切削速度增加，變形功與摩擦轉變的熱量急劇增多，雖然切屑帶走的熱量也相應增多，然而刀具傳熱的能力無什么變化，切削溫度顯著提高。
　　因此切削用量三要素中，控制切削速度 v c 是控制切削溫度最有效的措施。圖 2-27 所示是 v c 、 f 、 a p 對切削溫度的影響。
3. 刀具幾何參數的影響
　　（ 1 ）前角 γ 0 γ 0 增大，切削刃鋒利，切屑變形小，前刀面摩擦減小，產生的熱量減小，所以切削溫度隨 γ 0 增大而降低。但前角過大時，由于刀具楔角變小，刀具散熱體積減少，切削溫度反而會提高。圖 2-28 所示為前角與切削溫度的關系。（ 2 ）主偏角κ r κ r 減小，在 a p 不變的條件下主切削刃工作長度增加，散熱面積增加，因此切削溫度下降。圖 2-29 所示為主偏角與切削溫度的關系。
　　（ 3 ）刀尖圓弧半徑 r ε r ε 增大，平均主偏角減小，切削寬度 b d增加，散熱面積增加，切削溫度降低。

4. 其它影響因素
　　選擇合適的冷卻液能帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度。從導熱性能看水溶液的冷卻性能最好，切削油最差。切削液本身溫度愈低，降低切削溫度的效果愈明顯。

無情gsy · 發表于 2012-11-28 10:51:20

養豬東籬下發表于 2012-11-27 23:06 ' x0 f8 w' `. i9 J
刀具的切削力，和很多因素有關，不容易計算。你計算鉸刀切削力做什么呢？一般只會考慮機床電機功率是否足夠 ...

公司有一把刀單邊磨損特別嚴重,很奇怪,想計算下它的切削力,是分布不太均勻,還是什么情況.

養豬東籬下 · 發表于 2012-11-28 18:12:49

很可能是鉸刀的跳動不太好導致的。

無情gsy · 發表于 2012-12-3 14:41:13

養豬東籬下發表于 2012-11-28 18:12 ; H9 l; y5 I7 u9 W- J
很可能是鉸刀的跳動不太好導致的。

嗯我想應該是跳動不太好~
謝謝了

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