切削力和切削功率
4章切削力及切削功率
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
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
得到含未知数
c
，
0
c1，
，
c
n
共
(n
1)个线性方程。
该线性方程组可表示成 正规方程形式：
（
，
0
）（
( y, 0 )
（
，
1
）（
0
，
1
）（
1
，
1
n）
c1
(
y
,
1
)
（
，
n
）（
0
，
n
1）（
，
n
n）
c
n
(
y
,
n
)
用指数曲线 FC Cf f yFc 拟合
FC Cf f yFc lgFC lgCf yFc lgf yabx 其中 ylgFC,algCf ,xlgf,byFc 0 (1,1,1,1,1)T,1(x)(lg0.1,lg0.2,lg0.3,lg0.4,lg0.5)T y(lg86,8lg179,2lg243,2lg307,2lg390)4T
cso in cs o (x o)sc sio x n c so x () sctg tgx
利用： tg cos0 h sin0
切削力_切削热_切削液
（3）切削合金钢比切削中碳钢切削速度应降低20％～ 30％；切削调质状态的钢比正火、退火状态钢要 降低20％～ 30％；切削有色金属比切削中碳钢的 切削速度可提高100％～ 300％；
（4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高。
（5）精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。 （6）断续切削及加工大件、细长件和薄壁工件时，应
合理切削用量是指使刀 具的切削性能和机床的动力性能 得到充分发挥，并在保证加工质 量的前提下，获得高生产率和低 加工成本的切削用量。
2、被吃刀量、进给量和切削速度的选定
1）、被吃刀量的选定
粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量，被吃刀量 等于加工余量。
半精加工时，被吃刀量取为0.5～2mm。 精加工时，被吃刀量取为0.1～0.4mm
精加工刀具切削负荷小，刀具耐用度应比粗加工刀具选得
高些。
大件加工时，为避免一次进给中中途换刀，刀具耐用度应
选得高些。
（五）、影响刀具寿命的因素
刀具寿命：刀具从开始投入使用到完全报废的总切削时
间
刀具几何参数 刀 具 材 料 工 件 材 料 切 削 用 量
五、 切削用量的选择
1、选择切削用量的原则
3）切削液的清洗作用
切削液
切削液(cutting fluid)的冷却作用主要靠
热传导带走大量的切削热， 从而降低切削温度，提高刀 具寿命；减少工件、刀具的 热变形，提高加工精度；降 低断续切削时的热应力，防 止刀具热裂破损等。
使用切削液后，切屑、工 件与刀面之间形成完全的润滑油膜， 成为流体润滑摩擦，此时摩擦系数 很小；实际情况是属于边界润滑摩 擦，其摩擦系数大于流体润滑，但 小于干摩擦。
3-2切削力
生产中，为了分析切削力对工件、 生产中，为了分析切削力对工件、刀具和机床的 影响，通常把总切削力 分解为三个分力。如图3-15 总切削力F分解为三个分力 影响，通常把总切削力 分解为三个分力。如图 所示。其中： 所示。其中： 也称主切削力， 切削力 ——也称主切削力，车外圆时，又称切向力。 也称主切削力 车外圆时，又称切向力。 它是总切削力在主运动方向的分力， 切削速度的方向 它是总切削力在主运动方向的分力，与切削速度的方向 主运动方向的分力 一致。消耗90﹪以上的切削功率，是计算刀具强度、 一致。消耗 ﹪以上的切削功率，是计算刀具强度、机 床功率的主要依据。 床功率的主要依据。
2．切削用量
（1）背吃刀量和进给量 ）
ap
f
背吃刀量和进给量f加大， 背吃刀量和进给量 加大，均使切削力增大，但两 加大
者的影响程度不同。见表3-1。 者的影响程度不同。见表 。
f
ap
进给量不变背吃刀量增加一倍，切削力也增大一倍。 进给量不变背吃刀量增加一倍，切削力也增大一倍。
不变，进给量增大一倍时，切削力不成正比例增加， 不变，进给量增大一倍时，切削力不成正比例增加，增 大0.7~0.8倍。上述影响反映在切削力实验公式中指数， 倍
vc
vc
率，又使切削力减小。 又使切削力减小。
3．刀具几何参数 （1）前角 γ o ） γ 切削塑性材料时， 增大，变形减小， 切削塑性材料时， o 增大，变形减小，切削力
Fc、Fp、Ff降低。如图 、 、 降低 如图3-18所示。 降低。 所示。 所示 切削脆性材料时，由于变形小，摩擦小， 切削脆性材料时，由于变形小，摩擦小，前角对 切削力的影响不明显。 切削力的影响不明显。 负倒棱使切削刃变钝，切削力增加。 （2）负倒棱 负倒棱使切削刃变钝，切削力增加。 ） （3）主偏角 ） r 由图3-20可知，主偏角的变化，改变背向力和进给力的比 可知， 由图 可知 主偏角的变化， 主偏角增大，背向力减少， 例，主偏角增大，背向力减少，进给力增大。生产 车细长轴时 系统刚性差， 中，车细长轴时，系统刚性差，止工件在背向力 ° ° 甚至大于90°），以防止工件在背向力 腰鼓形工件 作用下变形而加工出腰鼓形工件。 作用下变形而加工出腰鼓形工件。
机械制造工艺-切削力与切削功率
—切削力与切削功率—
目录 \ CONTENTS
01 切 削 力
02 切 削 功 率
切
削
力
一、切削力的来源，切削合力及其分解
1、切削力的来源
金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料 发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。切 削力来源于三个方面： (如图1所示)
（1）克服被加工材料对弹性变形的抗力； （2）克服被加工材料对塑性变形的抗力； （3）克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面 对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。
若Pm >PE ·ηm，则应考虑降低切削功率Pm ,此时应通 过减小Fc或降低υ的方法来解决。
作业
1.切削力的来源有哪些？ 2.若加工过程中超负荷切削，该如何处理？
削
力
3.切削力的经验公式
若已知ap和f，车削时Fc可用下面的近似公式计算：
切削钢件时：
Fc=2000 ap · f （N）
切削铸铁时：
Fc=1000 ap· f （N）
切
削
力
二、影响切削力的因素
1.工件材料 材料的强度、硬度越高，变形抗力越大，切削力就越大。
若材料的强度、硬度相近，塑性越大则切削力越大。 2.切削用量 （1）背吃刀量ap和进给量f
切削功率
切削功率是切削分力消耗功率的总和。
切削功率Pm的计算式为:
Pm Fcv 103 kw
式中：Fc —主切削力 ，N； v —切削速度，m/s
切削功率
实际应用中，通常根据切削功率Pm校核机床电动机功率PE ，
以判断是否超负荷切削。要求：
Pm ≤PE ·ηm 式中 ηm——机床传动效率，一般取0.75~0.85 。
加工参数计算公式
加工参数计算公式
加工参数计算公式是指在机械加工中，根据工件的特性和加工要求，计算出加工参数的公式。
主要包括以下内容：
1. 切削速度计算公式：切削速度=π×直径×转速÷60，其中π取3.14。
2. 进给速度计算公式：进给速度=每齿进给×齿数×转速，其中每齿进给指每个齿槽切削时的进给量，齿数指刀具上的齿数。
3. 切削深度计算公式：切削深度=每齿进给×齿数，其中每齿进给和齿数同上。
4. 切削力计算公式：切削力=切削力系数×主轴转矩÷刀具半径，其中切削力系数是由材料、切削参数等因素确定的常数。
5. 主轴转矩计算公式：主轴转矩=刀具力×刀具半径，其中刀具力由切削力计算公式得出。
6. 切削功率计算公式：切削功率=切削力×切削速度，其中切削力由切削力计算公式得出，切削速度同上。
通过以上公式计算出加工参数，可以保证机械加工过程中的效率和质量，提高生产效益。
- 1 -。
车床切削力与切功率计算
车床切削力与切功率计算车床切削力与切功率计算是机床切削力分析的一个重要方面。
在机床加工中，切削力的大小直接影响到车刀的刀具寿命、工件形状精度和加工表面质量。
切功率则是衡量机床切削作业效率的指标之一、下面将介绍车床切削力与切功率的计算方法。
1.车床切削力计算方法(1)轴向力的计算：轴向力是车床在车刀切削工件时，垂直于进给方向的力。
可以通过以下公式进行计算：Fa = Kc×fz×n×ap其中，Fa 表示轴向力，Kc 表示切削力系数，fz 表示每齿进给量，n 表示主轴转速，ap 表示每刀进给深度。
(2)径向力的计算：径向力是车床在车刀切削工件时，平行于工件表面且指向刀具中心的力。
可以通过以下公式进行计算：Fr = Kr×fn×"其中，Fr 表示径向力，Kr 表示径向切削力系数，fn 表示主轴转速，"表示切削深度。
(3)切向力的计算：切向力是车床在车刀切削工件时，沿着工件轮廓方向的力。
可以通过以下公式进行计算：Fc = Kt×fz×n×ap其中，Fc 表示切向力，Kt 表示切削力系数，fz 表示每齿进给量，n 表示主轴转速，ap 表示每刀进给深度。
2.切功率的计算方法切功率可以通过以下公式进行计算：其中，Pc表示切功率，Fc表示切向力，Vc表示切削速度，Fr表示径向力，Vr表示进给速度。
计算结果单位为千瓦。
3.参数的确定与切削力系数的选择切削力系数是切削力计算中的重要参数，它与加工材料、刀具材料、刀具类型等有关。
选择适合的切削力系数能提高计算的准确性，常见的切削力系数有经验值、查表法、试验法等方法。
在实际应用中，可以根据材料的特性和经验选择适当的切削力系数。
不同的材料和切削条件下，切削力系数的选择可能存在一定的差异。
总之，车床切削力与切功率的计算对于机床切削性能的分析和加工参数的确定非常重要。
准确计算切削力和切功率有助于优化切削过程、提高加工效率，并提高加工质量。
车铣床功率和切削力计算
车铣床功率和切削力计算车铣床的功率和切削力计算是车铣加工过程中的两个重要参数，能够直接影响到工件加工质量和加工效率。
本文将详细介绍车铣床功率和切削力的计算方法。
一、车铣床功率计算：1.切削力计算方法：车铣加工过程中的主要切削力包括切削力Fc、进给力Ff和主轴载荷Fz。
根据切削力的定义，切削力可以用公式Fc = M/(r*cosα)计算，其中M为切削扭矩，r为刀具半径，α为刀具主轴倾角。
进给力可以用公式Ff = Fr*tgβ计算，其中Fr为沿机床进给方向上的切削力，β为锋角。
主轴载荷可以用公式Fz = Mtgβ/R计算，其中M为切削扭矩，β为锋角，R为刀具倾角与水平面之间的距离。
2.切削功率计算方法：车铣加工过程中的切削功率可以用公式P=Fc*V/1000计算，其中P为切削功率，Fc为切削力，V为切削速度。
其中切削速度V可以用公式V=π*D*N/1000计算，其中D为刀具直径，N为主轴转速。
3.车铣床功率计算方法：二、车铣床切削力计算：车铣床切削力是指车铣加工过程中刀具对工件施加的力。
切削力的大小影响着工件表面质量和刀具的耐用性。
下面将介绍车铣床切削力的计算方法。
1.切削力系数计算方法：车铣加工过程中切削力的大小与切削条件、刀具几何形状、工件材料力学性能等因素有关。
切削力系数和以上因素有关，可以通过实验或者理论计算得到。
通过实验测得的切削力系数可以用于计算不同工况下的切削力。
通过理论计算可以使用切削力模型和材料力学性能来确定切削力系数。
2.切削力计算方法：在已知切削力系数的情况下，可以通过切削力系数和切削力的定义来计算切削力。
切削力可以用公式F=Kc*Fc计算，其中F为切削力，Kc为切削力系数，Fc为主切削力。
3.切削力分力计算方法：切削力包括主切削力Fc和切削力的分力Fx和Fy。
主切削力Fc可以通过切削力的计算方法得到。
切削力的分力Fx和Fy可以用公式Fx =F*cosγ和Fy = F*sinγ计算，其中F为切削力，γ为切削角。
数控加工切削参数计算公式
数控加工切削参数计算公式
1.切削速度：切削速度是指工件表面上单位时间内被切削掉的长度。
切削速度的计算公式为：
切削速度（Vc）=π×刀具直径（D）×转速（n）
2.进给速度：进给速度是指切削刀具在单位时间内在工件上的移动距离。
进给速度的计算公式为：
进给速度（Vf）=切削速度（Vc）×进给量（f）
3.主轴转速：主轴转速是指主轴每分钟旋转的圈数，可以通过切削速度和刀具直径来计算，也可以根据机床性能和加工工艺选择合适的主轴转速。
4.加工时间：加工时间是指完成一次切削加工所需的时间，可以通过计算工件长度和进给速度来估算。
加工时间的计算公式为：
加工时间（T）=工件长度（L）/进给速度（Vf）
5.切削力：切削力是切削加工中刀具对工件产生的力，影响机床的刚性和切削质量。
切削力的计算公式包括切削力系数、切削力的方向和切削力的大小。
切削力的计算需要根据刀具的几何形状和材料的性质进行实验或理论推导。
6.切削功率：切削功率是指切削加工中刀具对工件消耗的功率，可以通过切削力和切削速度来计算。
切削功率的计算公式为：
切削功率（Pc）=切削力（Fc）×切削速度（Vc）。
切削力与切削功率
❖ 切削力与切削功率
1. 切屑力的产生与分解
(2)切削力的分解
图7.7 切屑力的分解
主切削力(切向力)Fc 进给力(轴向力或进给力)Ff 背向力(径向力或吃刀力)Fp
金属切削加工的基本知识
❖ 切削力与切削功率
1. 切屑力的产生与分解
(1)主切削力(切向力)Fc
它是主运动方向上的切削分力,切于过渡表面并与基面垂直, 消耗功率最多
3. 影响切削力的因素
切削过程中,影响切削力的因素很多。凡影响切削变形和摩擦 系数的因素,都会影响切削力
从切削条件方面分析,主要有以下几个方面：
(1)工件材料 (2)切削用量 (3)刀具几何参数
金属切削加工的基本知识
❖ 切削力与切削功率
3. 影响切削力的因素
(1)工件材料
一般来说,材料的强度愈高、硬度愈大,切削力愈大
它是计算刀具强度、设计机床零件,确定机床功率的主要依据
金属切削加工的基本知识
❖ 切削力与切削功率
1. 切屑力的产生与分解
(2) 进给力(轴向力或进给力)Ff
它是作用在进给方向上的切削分力,处于基面内并与工件轴线 平行的力
它是设计进给机构、计算刀具进给功率的依据
金属切削加工的基本知识
❖ 切削力与切削功率
1. 切屑力的产生与分解
(3)背向力(径向力或吃刀力)Fp
它是作用在吃刀方向上的切削分力,处于基面并与工件轴线垂 直的力
它是确定与工件加工精度有关的工件挠度、切削过程的振动 的力
金属切削加工的基本知识
❖ 切削力与切削功率
1. 切屑力的产生与分解
(2)切削力的分解
根据实验,当γr=45°和γo=45°时,Fc、Ff、Fp之间有以 下近似关系:
切屑力和功率计算
切屑力和功率计算切削力和功率计算是机械加工中的重要内容，它们对于加工过程的稳定性和效率具有重要影响。
本文将从理论和实际应用的角度，分别介绍切削力和功率的计算方法。
一、切削力的计算切削力是指在机械加工过程中切削刀具对工件所产生的力。
切削力的大小与切削刀具的材料、切削速度、进给量、切削深度等因素有关。
常用的切削力计算公式有几种，其中最常见的是切削力公式：F = kc * kc1 * kc2 * kc3 * kc4 * kc5 * kc6 * kc7 * kc8 * kc9 * kc10其中F为切削力，kc为切削力系数。
切削力系数是根据实际加工情况和经验总结得出的，不同的材料和切削条件下，切削力系数的取值也不同。
根据具体情况选择合适的切削力系数，可以得到较为准确的切削力值。
二、功率的计算功率是指在机械加工过程中单位时间内所做的工作量，是衡量加工过程中能量转化效率的重要指标。
功率的计算与切削力有密切关系，一般可以根据切削力和切削速度来计算。
功率的计算公式为：P = F * Vc其中P为功率，F为切削力，Vc为切削速度。
切削速度是指切削刀具上任意切削点的线速度，通常用米/分钟表示。
切削速度的大小与机床主轴转速和刀具直径有关。
根据实际加工情况，选择合适的切削速度和切削力，可以计算出所需的功率值。
三、切削力和功率计算的应用切削力和功率的计算在机械加工中具有重要的应用价值。
通过计算切削力和功率，可以评估加工过程的稳定性和效率，为合理选择切削条件和切削工具提供依据。
同时，在加工过程中，通过实时监测切削力和功率的变化，可以及时发现加工中的问题，保证加工质量和安全。
切削力和功率的计算方法在实际应用中有多种途径。
一方面，可以通过相关的机械加工手册和文献，查找切削力系数和切削力公式，根据实际情况进行计算。
另一方面，现代数控机床和加工中心通常配备有切削力和功率监测系统，可以实时测量和计算切削力和功率，提供实时的加工参数和反馈信息。