切削力计算
各种加工方法切削力计算
各种加工方法切削力计算切削力是在切削过程中，刀具对工件产生的力。
准确计算切削力是非常重要的，能够帮助我们选择合适的切削工艺和切削参数，以确保工件的切削质量和刀具的使用寿命。
在刀具加工过程中，常见的加工方法包括车削、铣削和钻削。
下面分别介绍这几种加工方法的切削力计算方法。
1.车削加工中的切削力计算车削过程中切削力的计算是根据切削力公式来进行的。
常见的切削力公式有以下几种：（1）柯氏切削力公式F=K×ae×fz其中，F为切削力，单位为N；ae为等效切削宽度，单位为mm；fz为进给量，单位为mm/转；K为比例系数，不同材料和刀具有不同的系数。
（2）安培切削力公式F=ae×kc×kc1其中，F为切削力，单位为N；ae为等效切削宽度，单位为mm；kc为切削力系数，不同材料根据实际情况选择；kc1为一修正系数，通常取值为12.铣削加工中的切削力计算铣削过程中切削力的计算相对复杂，需要考虑多个因素。
常见的切削力计算方法有以下几种：（1）柯氏切削力公式F=K×ae×ap其中，F为切削力，单位为N；ae为等效切削宽度，单位为mm；ap 为铣削深度，单位为mm；K为比例系数，不同材料和刀具有不同的系数。
（2）Johnson-Cook切削力公式F=A×(1+ln(sin(α))×(1-Tn))其中，F为切削力，单位为N；A为切削力系数，不同材料根据实际情况选择；α为铣削刀具入射角，单位为度；T为切削温度，单位为℃；n为切削力指数。
3.钻削加工中的切削力计算钻削过程中切削力的计算相对简单，常见的切削力计算方法有以下几种：（1）库珀切削力公式F=π×D×f×kc其中，F为切削力，单位为N；D为钻头直径，单位为mm；f为进给率，单位为mm/转；kc为切削力系数，不同材料根据实际情况选择。
（2）李氏切削力公式F=0.551×π×D×f×kc其中，F为切削力，单位为N；D为钻头直径，单位为mm；f为进给率，单位为mm/转；kc为切削力系数，不同材料根据实际情况选择。
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。
切削力的计算范文
切削力的计算范文切削力是指在切削过程中作用在刀具上的力，是切削过程中的重要参数之一，对于控制切削过程、保证切削质量、提高切削效率具有重要意义。
切削力的计算是机械加工中的一个复杂问题，涉及到很多因素，如切削速度、进给速度、切削深度、切削刃宽度、材料力学性能等。
本文将介绍计算切削力的一些常见方法。
一、计算切削力的理论模型在计算切削力时，常用的理论模型有力学分析法和电流法等。
1.力学分析法力学分析法是应用实际切削力的力学分析方法进行计算的一种方法。
它通过分析切削过程中刀具和工件的受力情况，以及切削热形成的原因和影响等因素来计算切削力。
首先，需要确定切削过程中的各个力的方向和大小。
例如，在平面铣削过程中，需要考虑切向力、进给力和垂向力。
然后，可以利用切削力的基本关系式来计算切削力，例如，在单轴切削中，切削力可以表示为Fc=Kc×Ae，其中Fc为切削力，Kc为切削力系数，Ae为切削刃宽度。
2.电流法电流法是利用电机传感器量化电流信号来计算切削力的一种方法。
通过测量驱动电机的电流变化来反映切削过程中的切削力。
具体操作是将电流传感器与刀具主轴的电机相连，利用电流传感器来接收电机输出的电流信号，并将信号转化为切削力值。
利用电流法进行切削力的计算可以实时监测切削过程中的力的变化，并可以通过控制电流来实现切削力的控制。
二、计算切削力的方法1.经验公式法经验公式法是根据经验公式来估算切削力的一种方法。
通过已有的实验数据，将切削力与切削速度、进给速度、切削深度等因素建立起关系，从而通过已知因素来估算切削力。
例如，在车削中，可以利用公式Fc = K × ap × f × vf来计算切削力，其中Fc为切削力，K为经验系数，ap为切削深度，f为进给量，vf为车削速度。
2.数值模拟法数值模拟法是利用计算机对切削过程进行数值模拟，并通过模拟结果来计算切削力的一种方法。
数值模拟可以通过有限元分析等方法来对切削过程进行模拟，并根据模拟结果计算切削力。
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 ) 0.1 0.150.20.250.30.350.4 0.450.5 0.6K fkc ，K fps 1.181.111.061.0310.970.960.940.9250.9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。
切削力计算公式
一、钻孔切削力和切削力矩计算
按照主轴转速1000rpm，进给速度0.1mm/转，钻穿1.8mm约需要时间1s。
切削力Ff
刀具材料：高速钢
加工方式：钻
公式：Ff=309*D*f^(0.8)*(Kp)
参数:D = 8
参数:f = 0.1
参数:Kp = 0.75（按铜合金多相平均HB>120）
计算结果= 293.839
切削力矩M
工件材料：灰铸铁(HB190)
刀具材料：高速钢
加工方式：钻
公式：M=0.21*D^(2)*f^(0.8)*(Kp)
参数:D = 8
参数:f = 0.1
参数:Kp = 0.75（按铜合金多相平均HB>120）
计算结果= 1.597
二、铣削切削力计算
铣削切削力计算类别：
工件材料：碳钢、青铜、铝合金、可锻铸铁等
刀具材料：高速钢
铣刀类型：端铣刀
公式：F=(Cp)*(ap)^(1.1)*(fz)^(0.80)*D^(-1.1)*B^(0.95)*z*(Kp) 参数:Cp = 294
参数:ap = 1.8
参数:fz = 0.5
参数:D = 8
参数:B = 8
参数:z = 4
参数:Kp = 0.75
计算结果= 707.914。
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。
切削力计算公式
铣削切削力计算类别： 工件材料：碳钢、青铜、铝合金、可锻铸铁等 刀具材料：高速钢 铣刀类型：端铣刀 公式：F=(Cp)*(ap)^(1.1)*(fz)^(0.80)*D^(-1.1)*B^(0.95)*z*(Kp) 参数:Cp = 294 参数:ap = 1.8 参数:fz = 0.5 参数:D = 8 参数:B = 8 参数:z = 4 参数:Kp = 0.75 计算结果= 707.914
按照主轴转速1000rpm进给速度01mm转钻穿18mm约需要时间1s
切削力计算公式
一、钻孔切削力和切削力矩计算 按照主轴转速1000rpm，进给速度0.1mm/转，钻穿1.8mm约需要时间1s。
切削力Ff 刀具材料：高速钢 加工方式：钻 公式：Ff=309*D*f^(0.8)*(Kp) 参数:D = 8 参数:f = 0.1 参数:Kp = 0.75（按铜合金多相平均HB>120） 计算结果= 293.839
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。
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一切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率
研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具有非常重要的意义。
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：
克服被加工材料对弹性变形的抗力；
克服被加工材料对塑性变形的抗力；
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。
切削力的来源
上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr(国标为F)。
为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx(国标为Ff)、Fy(国标为Fp)和Fz(国标为Fc)三个分力。
在车削时：
Fz——切削力或切向力。
它切于过渡表面并与基面垂直。
Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。
Fx——进给力、轴向力或走刀力。
它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向相反的力。
Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。
Fy——切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。
它是处于基面内并与工件轴线垂直的力。
Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。
它与工件在切削过程中产生的振动有关。
切削力的合力和分力
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=(FzV+Fxnwf/1000)×10-3
其中：Pm—切削功率（KW）；
Fz—切削力（N）；
V—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，它相对于F所消耗的功率来说，一般很小(<1%～2%)，可以略去不计，于是Pm=FzV×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。
二切削力的测量及切削力的计算机辅助测试
在生产实际中，切削力的大小一般采用由实验结果建立起来的经验公式计算。
在需要较为准确地知道某种切削条件下的切削力时，还需进行实际测量。
随着测试手段的现代化，切削力的测量方法有了很大的发展，在很多场合下已经能很精确地测量切削力。
切削力的测量成了研究切削力的行之有效的手段。
目前采用的切削力测量手段主要有：
1. 测定机床功率，计算切削力
用功率表测出机床电机在切削过程中所消耗的功率PE后，可按下式计算出切削功率Pm：
Pm=PEηm
在切削速度v为已知的情况下，利用Pm即可求出切削力F。
这种方法只能粗略估算切削力的大小，不够精确。
当要求精确知道切削力的大小时，通常采用测力仪直接测量。
2. 用测力仪测量切削力
测力仪的测量原理是利用切削力作用在测力仪的弹性元件上所产生的变形，或作用在压电晶体上产生的电荷经过转换后，读出Fz、Fx、Fy的值。
在自动化生产中，还可利用测力传感装置产生的信号优化和监控切削过程。
按测力仪的工作原理可以分为机械、液压和电气测力仪。
目前常用的是电阻应变片式测力仪和压电测力仪。
3. 切削力的计算机辅助测试
三切削力的经验公式和切削力估算
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。
常用的经验公式约可分为两类：一类是指数公式，一类是按单位切削力进行计算。
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。