切削力的经验公式
切削力的经验公式
切削力的经验公式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。
切削力计算的经验公式
切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。
在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。
1 ．指数公式主切削力(2-4)背向力(2-5)进给力(2-6) 式中F c————主切削力（ N）；F p————背向力（ N）；F f————进给力（ N）；C fc、 C fp、 C ff————系数，可查表 2-1；x fc、 y fc、 n fc、 x fp、 y fp、 n fp、 x ff、 y ff、 n ff------ 指数，可查表 2-1。
K Fc、 K Fp、 K Ff---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。
2 ．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。
kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/(b d·h d) (2-7)式中A D -------切削面积（ mm 2）；a p ------- 背吃刀量（ mm）；f - ------- 进给量（ mm/r）；h d -------- 切削厚度（ mm ）；b d -------- 切削宽度（ mm）。
已知单位切削力 k c ,求主切削力 F cF c=k c·a p·f=k c·h d·b d (2-8)式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0.3mm /r时，需乘以修正系数K fkc，见表 2-3。
表 2-3 进给量?对单位切削力或单位切削功率的修正系数K fkc， K fpsf/(m m/r ) 0.10.150.20.250.30.350.40.450.5 0.6K fkc，K fps 1.181.111.061.0310.970.960.940.925 0.9切削力的来源、切削分力金属切削时，切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形；同时工件与刀具之间的相对运动存在着摩擦力。
切削力计算
切削力计算切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。
在实际中使用切削力的经验公式有两种:一是指数公式，二是单位切削力。
1 (指数公式主切削力 (2-4)背向力 (2-5)进给力 (2-6)式中 F ————主切削力( N); cF ————背向力( N); pF ————进给力( N); f————系数，可查表 2-1; C 、 C 、 Cfcfpffx 、 y、 n、 x、 y、 n、 x、 y、 n ------ 指数，可查表 2-1。
fcfpfffffcfcfpfpffK 、 K 、 K ---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。
FcFpFf2 (单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用表示，见表 2-2。
kc(2-7) kc=Fc/A d=Fc/(a p?f)=F c/(b d?h d)式中 -------切削面积( mm 2); ADa ------- 背吃刀量( mm); pf - ------- 进给量( mm/r);h -------- 切削厚度( mm ); db -------- 切削宽度( mm)。
d已知单位切削力 k ,求主切削力 F ccF=k?a?f=k?h?b (2-8) cccpdd式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于0.3mm /r时，需乘以修正系数 K，见表 2-3。
fkc表 2-3 进给量?对单位切削力或单位切削功率的修正系数 K， K fkcfpsf/(mm/r0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.45 0.5 0.6 0.1 0.4 )K ， fkc1.11 1.06 1 0.97 0.96 0.94 0.925 1.18 1.03 0.9 K fps切削力的来源、切削分力金属切削时，切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形;同时工件与刀具之间的相对运动存在着摩擦力。
切削力计算
切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。
在实际中使用切削力的经验公式有两种:一是指数公式,二是单位切削力.1 ．指数公式主切削力（2-4）背向力(2-5)进给力（2—6）式中F c -———主切削力（ N）；F p——-- 背向力( N）；F f————进给力( N）；C fc、 C fp、 C ff——-—系数，可查表 2-1;x、y fc、n fc、x fp、y fp、n fp、x ff、y ff、n ff--————指数，可查表 2-1.fcK Fc、 K Fp、 K Ff—--—修正系数，可查表 2—5，表 2—6.2 ．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2.kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/（b d·h d) (2—7）式中A D—----—-切削面积（ mm 2）；a p -—----- 背吃刀量( mm）；f ———--—-- 进给量（ mm/r）;h-———-—-- 切削厚度（ mm ）;db--———--- 切削宽度（ mm)。
d已知单位切削力 k c，求主切削力 F cF c=k c·a p·f=k c·h d·b d（2-8）式 2—8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0。
3mm /r时，需乘以修正系数 K fkc，见表 2—3。
表 2-3 进给量？对单位切削力或单位切削功率的修正系数 K fkc， K fps f /（mm/r ）0.10。
15 0。
2 0.25 0。
3 0.350。
40。
45 0。
5 0.6K fkc，K fps 1.18 1。
11 1。
061.031 0.97 0.96 0。
94 0。
切削力计算
切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。
在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力.1 ．指数公式主切削力（2—4）背向力（2-5)进给力(2—6)式中F c—-——主切削力( N）；F p -—-—背向力（ N）;F f————进给力（ N)；C fc、 C fp、 C ff -——- 系数，可查表 2-1;x、y fc、n fc、x fp、y fp、n fp、x ff、y ff、n ff--———- 指数，可查表 2-1。
fcK Fc、 K Fp、 K Ff -—-- 修正系数,可查表 2—5，表 2-6。
2 ．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。
kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/（b d·h d） (2—7)式中A D—-———-—切削面积（ mm 2）；a p—-—————背吃刀量（ mm)；f -——-———- 进给量（ mm/r)；h——--—--- 切削厚度（ mm )；db-————--- 切削宽度（ mm)。
d已知单位切削力 k c，求主切削力 F cF c=k c·a p·f=k c·h d·b d（2—8）式 2-8中的 k c是指 f = 0。
3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0。
3mm /r时，需乘以修正系数 K fkc，见表 2-3.表 2-3 进给量？对单位切削力或单位切削功率的修正系数 K fkc， K fps f /（mm/r ）0。
10。
15 0.2 0。
25 0.3 0.350.40。
45 0.5 0。
6K fkc，K fps1。
18 1。
11 1。
061。
031 0。
97 0.96 0.94 0。
切削力的经验公式：
切削力的经验公式：主切削力Fz一般是a p、f、v、γ0、kγ、λs、材料硬度和强度等参数的函数。
即：Fz=f（a p、f、v、γ0、kγ、λs、材料硬度和强度）在上述各参数中，a p和f对Fz的影响最大。
因此，先考虑这两参数来建立经验公式：⑴变a p，求Fz与a p的关系：已知：f=0.3mm/r，v=100m/min，γ0=15°，kγ=75°，λs=0°。
通过切削力实验测得如下数据：根据实验数据作出Fz与a p的关系曲线，如图所示。
从图中可以看出，Fz与a p成线性关系。
所以，Fz可表示成：Fz=C a p×a p当a p=1时，C a p=Fz=64所以，Fz可近似写成：Fz=64 a p p⑵变f，求Fz与f的关系：已知：a p=3mm，其它同⑴相同。
通过切削力实验测得如下数据：根据实测得的数据作出Fz 与f 之间的关系曲线，如下图所示。
从图中可以看出，Fz 与f 之间是非线性关系，即：z F Y f z f C F ⨯=为找出两者的关系，将上式用对数坐标表示，即得一条直线方程为：f Y C F z F f z lg lg lg +=当f=1时，C f =Fz=490而： z F Y = tg θ=0.84 （从对数坐标图中量出θ角值，计算tg θ得出0.84）所以有：84.0490f F z =⑶ 求Fz 与a p 、f 两者的关系：从关系式Fz = C a p ×a p 中，当取不同的f 值时，可以发现Fz 和f 的关系直线的斜率发生变化，所以C a p 是f 的函数。
则有：C a p = f （f ）=Z F Y Cf所以：Fz = f （f ）a p = Z F Y Cf ×a p下面求C 值：当f = 0.3时，Fz= Z F Y Cf ×a p =64 a p所以：C 1= 640.30.84 =176当a p =3时，Fz = Z F Y Cf ×a p = 490Z F Y f所以：C 2= 4903 =163故：C=（C 1+ C 2）/2=（176+163）/2=169.5所以有：Fz=169.5 a p ×f 0.84 （kg ）除a p 和f 的变化对切削力有影响以外，其它参数的变化对切削力也有不同程度的影响，故必须加以考虑，即其它参数与实验条件不符时，采用修正系数KF z加以修正。
切削力的计算
切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。
在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。
1 ．指数公式主切削力(2-4)背向力(2-5)进给力(2-6)式中F c————主切削力（ N）；F p————背向力（ N）；F f————进给力（ N）；C fc、 C fp、 C ff————系数，可查表 2-1；x、y fc、n fc、x fp、y fp、n fp、x ff、y ff、n ff ------ 指数，可查表 2-1。
fcK Fc、 K Fp、 K Ff ---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。
2 ．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。
kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/(b d·h d) (2-7)式中A D -------切削面积（ mm 2）；a p ------- 背吃刀量（ mm）；f - ------- 进给量（ mm/r）；h-------- 切削厚度（ mm ）；db-------- 切削宽度（ mm）。
d已知单位切削力 k c ,求主切削力 F cF c=k c·a p·f=k c·h d·b d (2-8)式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0.3mm /r时，需乘以修正系数 K fkc，见表 2-3。
表 2-3 进给量?对单位切削力或单位切削功率的修正系数 K fkc， K fps切削力的来源、切削分力金属切削时，切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形；同时工件与刀具之间的相对运动存在着摩擦力。
如图2-15所示，作用在刀具上的力有两部分组成：1. 作用在前、后刀面上的变形抗力 F nγ和 F nα ;2. 作用在前、后刀面上的摩擦力F fγ和 F fα。
切削力计算
切削力计算的经验公式通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。
在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。
1 ．指数公式主切削力(2-4)背向力(2-5)进给力(2-6)式中F c————主切削力（N）；F p————背向力（N）；F f————进给力（N）；C fc、C fp、C ff————系数，可查表2-1；x fc、y fc、n fc、x fp、y fp、n fp、x ff、y ff、n ff ------ 指数，可查表2-1。
K Fc、 K Fp、 K Ff ---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。
2 ．单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。
kc=Fc/A d=Fc/(a p·f)=F c/(b d·h d) (2-7)式中A D -------切削面积（ mm 2）；a p ------- 背吃刀量（ mm）；f - ------- 进给量（ mm/r）；h-------- 切削厚度（ mm ）；db-------- 切削宽度（ mm）。
d已知单位切削力 k c ,求主切削力 F cF c=k c·a p·f=k c·h d·b d (2-8)式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0.3mm /r时，需乘以修正系数 K fkc，见表 2-3。
表 2-3 进给量?对单位切削力或单位切削功率的修正系数 K fkc， K fpsf /(mm/r)0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.350.40.45 0.5 0.6K fkc， K fps1.18 1.11 1.061.031 0.97 0.96 0.94 0.9250.9切削力的来源、切削分力金属切削时，切削层及其加工表面上产生弹性和塑性变形；同时工件与刀具之间的相对运动存在着摩擦力。
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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。