切削力ppt课件
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机械加工技术ppt课件
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第二节 切削力、切削热及切削液
(1)主切削力Fc 切削合力沿主运动方向的分力，垂直于基面， 又称切向力。其数值在一般情况下是分力中最大的，所做的 功最大，占总功率的95%~99 %，是计算机床动力和主传动 系统零件强度和刚度的主要依据。
(2)进给力Ff 切削合力沿进给运动方向上的分力，在基面内， 与进给方向即工件轴线方向平行，故又称进给抗力或轴向力。 进给力一般只消耗总功率的1%~5%，也是计算进给系统零件 强度和刚度的依据。
1返7 回
图2-5切削力的来源
1返8 回1返9 回 Nhomakorabea量、进给量和切削速度。合理选择切削用量与提高生产效率 有着密切的关系。 1.背吃刀量ap 背吃刀量又称为切削深度，是指工件上已加工表面和待加工 表面间的垂直距离，也就是每次进给时车刀切入工件的深度。
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第一节 切削运动和切削要素
车外圆时的切削深度(ap)可按下式计算:
ap
第一节 切削运动和切削要素
3.进给量f 进给量是指刀具或工件在进给运动方向上相对于工件或刀具
移动的距离，常用每转或每行程的位移量来表示。 车削时，进给量f为工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距
离。 钻削时，进给量了为钻头每转一转，钻头沿进给方向(轴向)
移动的距离。 铣削时，进给量用每齿进给量、每转进给量、进给速度表示。 进给量又分纵进给量和横进给量两种。 纵进给量是指沿车床身导轨方向的进给量。 横进给量是指垂直于车床床身导轨方向的进给量。
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第一节 切削运动和切削要素
三、工件上形成的表面 在切削运动的作用下，工件上产生了3个不断变化的表面。 已加工表面:已经切去多余金属而形成的表面。 过渡表面:工件上切削刃正在切削的表面，并且是切削过程中
第二节 切削力、切削热及切削液
(1)主切削力Fc 切削合力沿主运动方向的分力，垂直于基面， 又称切向力。其数值在一般情况下是分力中最大的，所做的 功最大，占总功率的95%~99 %，是计算机床动力和主传动 系统零件强度和刚度的主要依据。
(2)进给力Ff 切削合力沿进给运动方向上的分力，在基面内， 与进给方向即工件轴线方向平行，故又称进给抗力或轴向力。 进给力一般只消耗总功率的1%~5%，也是计算进给系统零件 强度和刚度的依据。
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图2-5切削力的来源
1返8 回1返9 回 Nhomakorabea量、进给量和切削速度。合理选择切削用量与提高生产效率 有着密切的关系。 1.背吃刀量ap 背吃刀量又称为切削深度，是指工件上已加工表面和待加工 表面间的垂直距离，也就是每次进给时车刀切入工件的深度。
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第一节 切削运动和切削要素
车外圆时的切削深度(ap)可按下式计算:
ap
第一节 切削运动和切削要素
3.进给量f 进给量是指刀具或工件在进给运动方向上相对于工件或刀具
移动的距离，常用每转或每行程的位移量来表示。 车削时，进给量f为工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距
离。 钻削时，进给量了为钻头每转一转，钻头沿进给方向(轴向)
移动的距离。 铣削时，进给量用每齿进给量、每转进给量、进给速度表示。 进给量又分纵进给量和横进给量两种。 纵进给量是指沿车床身导轨方向的进给量。 横进给量是指垂直于车床床身导轨方向的进给量。
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第一节 切削运动和切削要素
三、工件上形成的表面 在切削运动的作用下，工件上产生了3个不断变化的表面。 已加工表面:已经切去多余金属而形成的表面。 过渡表面:工件上切削刃正在切削的表面，并且是切削过程中
机械制造工程学PPT课件3.4切削力
在用高速钢或硬质合金刀具加工金属时，切削深度ap增大 一倍，切削力Fc也增大一倍即：
Fc=Cap(2 ap)=2Cap ap
进给量 f 增大，切削厚度也成正比地增大(hD=f·sinKr，)。但hD增大 时变形系数减小，摩擦系数也降低，这又会使切削力减小。上述分析可知， 加大进给量比加大切削深度消耗的能量更少。
用Kc(N／mm2)表示:
bD——切削宽度 hD——切削厚度
二、切削力的测量及切削力经验公式
用测力仪测出切削力，再通过对实验数据的处理，可求得计 算切削力的经验公式。在生产实际中，一般都用经验公式来计
算切削力。
1.切削力的测量 目前常用的测力仪有电阻式测力仪和压电式测力仪。图示
为切削力测量系统。测力仪输出的模拟信号经A／D转换 成数字信号后输入计算 机，计算机对测试数据进行处理 后即可求得切削力经验公式。在 自动化生产中，还可以用测力系 统测得的切削力信号实时监控和
（3）材料的化学成份及其含量影响材料的物理机械性能，从而影响 切削力的大小。如碳钢中的含碳量愈高，其强度和硬度愈高；铜、铝 等金属强度低，塑性较大，但变形时的加工硬化小，因而切削力也较 低。
（4）加工铸铁及其它脆性材料时，切削层的塑性变形小，加工硬化 小。切削脆性材料时形成崩碎切屑，且集中在刀尖，切屑与前刀面的 接触面积小，摩擦力也小，因此切削力比切钢时小。
优化切削过程。
2．切削力经验公式
生产实际中应用比较广泛的切削力经验公式为：
三、影响切削力的因素
1.工件材料的影响
（1）被加工材料的强度愈高，硬度愈大，切削时产生的变形阻力愈 大，切削力就大。
（2）材料在加工过程中硬化系数大，加工硬化能力大时，即使较小 的变形也会引起硬度的大大提高，从而使切削力增大。
Fc=Cap(2 ap)=2Cap ap
进给量 f 增大，切削厚度也成正比地增大(hD=f·sinKr，)。但hD增大 时变形系数减小，摩擦系数也降低，这又会使切削力减小。上述分析可知， 加大进给量比加大切削深度消耗的能量更少。
用Kc(N／mm2)表示:
bD——切削宽度 hD——切削厚度
二、切削力的测量及切削力经验公式
用测力仪测出切削力，再通过对实验数据的处理，可求得计 算切削力的经验公式。在生产实际中，一般都用经验公式来计
算切削力。
1.切削力的测量 目前常用的测力仪有电阻式测力仪和压电式测力仪。图示
为切削力测量系统。测力仪输出的模拟信号经A／D转换 成数字信号后输入计算 机，计算机对测试数据进行处理 后即可求得切削力经验公式。在 自动化生产中，还可以用测力系 统测得的切削力信号实时监控和
（3）材料的化学成份及其含量影响材料的物理机械性能，从而影响 切削力的大小。如碳钢中的含碳量愈高，其强度和硬度愈高；铜、铝 等金属强度低，塑性较大，但变形时的加工硬化小，因而切削力也较 低。
（4）加工铸铁及其它脆性材料时，切削层的塑性变形小，加工硬化 小。切削脆性材料时形成崩碎切屑，且集中在刀尖，切屑与前刀面的 接触面积小，摩擦力也小，因此切削力比切钢时小。
优化切削过程。
2．切削力经验公式
生产实际中应用比较广泛的切削力经验公式为：
三、影响切削力的因素
1.工件材料的影响
（1）被加工材料的强度愈高，硬度愈大，切削时产生的变形阻力愈 大，切削力就大。
（2）材料在加工过程中硬化系数大，加工硬化能力大时，即使较小 的变形也会引起硬度的大大提高，从而使切削力增大。
3-2切削力
这些作用在刀具上所有力的合力称为总切削力， 这些作用在刀具上所有力的合力称为总切削力，用F来表示。 总切削力 来表示
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。
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。
金属加工切削力
Fp
F
sin
o
AD sin o sin cos o
2．切削力经验公式
➢切削力的经验公式的建立 切削力的经验公式是通过
测力实验——数据归纳分析——模型化处 理的过程 （线性回归法）得到的。
F C a c
Fc
xFc p
f
yFc
F C a p
Fp
xFp p
f
yFp
F C a f
F
f
xFf p
Fc 2795 31.0 0.56 0.75 106 .80.15 0.95 0.94N 2406 N
Fp 1940 30.9 0.560.6 106.80.3 0.85 0.77N 594N
Ff 2880 31.0 0.560.5 106.80.4 0.851.11N 942N
4900 CFc 0.3 1633
取平均值得
16331650
CFc
2
1640
Fc 1640ap f 0.84
表2-3 车削力公式中的系数和指数
切削力经验公式
F C
a f v K xFc
y Fc n Fc
c
Fc p
c
Fc
F
C
a f v K xFp
y Fp n FP
p
Fp p
c
Fp
F f
C a x Ff Ff p
（2）f-Fc的关系
在同样的条件下，如果背吃刀 量ap=3mm，依次改变进给量f，将 测得的数据标在双对数坐标上，则
得到的f-Fc的关系图同样是一组直 线，表明Fc与f成指数关系
Fc Cff 0.84 即 log Fc log C f yFc log f
切削力-答辩ppt
最后，感谢张子平、刘铁雷等同学的帮助和 支持。
谢谢各位老师、同学！
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6 4 2 0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 -2 -4 -6
模拟信号实际值 模拟信号平均值
4.与计算机实现实物连接进行信号采集和处 理
PCL-711B
排线
PCL-711S扩展端子卡
工控计算机
毫伏电源
实物连接照片
各个元器件照片
PCL-711S扩展板卡
工业控制主机
毫伏发生器
采集的实际信号曲线
对信号数据的处理
实际信号（mv） 0.078 0.081 0.081 0.081 0.081 0.081 0.083 0.083 0.093 0.093 0.093 0.105 0.103 0.103 0.103 0.09
PCL-711B是一款较低成本的板卡，非常适合 一般性的应用。该卡具有以下功能：8路12位模 拟量输入、1路12为模拟量输出、16路数字量输 入和16路数字量输出。此外，它还带有一个20 端子的螺丝端子板和一个扁平电缆的接口。
数据接入板卡PCL—711B实物照片
PCL—711B板卡的接入地址选择
一.设计过程
1. 计算机软件的开发与使用 根据现有的实验条件，我们有工控机一台、PCL-
谢谢各位老师、同学！
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模拟信号实际值 模拟信号平均值
4.与计算机实现实物连接进行信号采集和处 理
PCL-711B
排线
PCL-711S扩展端子卡
工控计算机
毫伏电源
实物连接照片
各个元器件照片
PCL-711S扩展板卡
工业控制主机
毫伏发生器
采集的实际信号曲线
对信号数据的处理
实际信号（mv） 0.078 0.081 0.081 0.081 0.081 0.081 0.083 0.083 0.093 0.093 0.093 0.105 0.103 0.103 0.103 0.09
PCL-711B是一款较低成本的板卡，非常适合 一般性的应用。该卡具有以下功能：8路12位模 拟量输入、1路12为模拟量输出、16路数字量输 入和16路数字量输出。此外，它还带有一个20 端子的螺丝端子板和一个扁平电缆的接口。
数据接入板卡PCL—711B实物照片
PCL—711B板卡的接入地址选择
一.设计过程
1. 计算机软件的开发与使用 根据现有的实验条件，我们有工控机一台、PCL-
第五讲--切削力
F ＝ FD＝ 合力F ＝
2 Fc2 FD
2 Fp Ff2
2 Fc2 Fp Ff2
FD为总合力在切削层尺寸平面上的投影
切削分力对切削过程的影响
Fp
工件 刀具
FC
★ FC 使刀头向下压，当 FC 过大时可使刀具崩刃或 “闷车” 。 ★ Fp 使工件变形和振动，对加工精度和表面粗糙度影响较大。
★ 若已知Kc，ap和f ，则可以通过下式得到切削力。
Fc= Kc . ap . f
理论公式 切削力的理论公式
对于一般结构钢而言，切削力为：
Fc= τs . ac . aw . (1.4ξ+k)
式中： τs : 材料的抗剪屈服极限; ξ ：变形系数;
前角(度) k -10 1.2 0 0.8 10 0.6 >20 0.45
※切削用量选取原则：从降低切削力和切削功率 考虑，首先选择大的切削速度、再选择进给量、 最后根据加工余量选择切削深度。
影响切削力的因素
刀具角度的影响
1、刀具前角增大，切削力减小。
2、 主偏角对切削力影响
r
=60 °~ 75 ° 之间，Fc 有最小值。
r Fp , Ff
影响切削力的因素
xFc , xFp , xFf
yFc , yFp , yFf
—— 切削深度ap 对切削力影响指数；
—— 进给量 f 对切削力影响指数； 刀具磨损等因素影响的修正系数。
KFc , KFp , KFf —— 考虑切削速度、刀具几何参数、
单位切削力公式
★ 单位切削力指单位切削面积上的切削力。
Fc Fc Kc = = （N/㎜2） AD ap f
f 增加一倍，Fc增加 68 % ~ 86 % ;
金属切削原理PPT课件
在切削加工中，也有用进给速度 来表示进 给运动的。所谓进给速度是刀刃选定点相对于工 件的进给运动的速度，其单位为mm／s。若进给 运动为直线运动，则进给速度在刀刃上各点是相 同的。
３. 背吃刀量 对外圆车削（图１－１） 和平面刨削（图１－２）而言，背吃刀量等于已 加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆 车削的背吃刀量：
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运 动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给 运动可以由工件或刀具分别完成，也可以由刀具 单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。
二 工件上的加工表面
在切削过程中，通常工件上存在三个表面， 以图１－１的外圆车削和图１－２的平面刨削为 例，它们是：
１．待加工表面 它是工件上即将被切去的
三 切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃 刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的 切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直 径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径 （mm）；
（一）刀具在正交平面参考系中的标注角度
刀具标注角度的内容包括两个方面：一是确
定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后 面位置的角度。以外圆车刀为例（图１－９）， 确定车刀主切削刃位置的角度有二：
主偏角 它是在基面上，主切切削忍与 基面的夹角。当刀尖在主切削刃上为最低的点时， 为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高的点 时， 为正值。必须指出，这个规定是根据ＩＳ Ｏ标注，同过去某些书上关于正负号的规定恰好 相反。
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的 参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和 测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通 常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同 的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量 其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的 大小也就不同。
３. 背吃刀量 对外圆车削（图１－１） 和平面刨削（图１－２）而言，背吃刀量等于已 加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆 车削的背吃刀量：
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运 动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给 运动可以由工件或刀具分别完成，也可以由刀具 单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。
二 工件上的加工表面
在切削过程中，通常工件上存在三个表面， 以图１－１的外圆车削和图１－２的平面刨削为 例，它们是：
１．待加工表面 它是工件上即将被切去的
三 切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃 刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的 切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直 径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径 （mm）；
（一）刀具在正交平面参考系中的标注角度
刀具标注角度的内容包括两个方面：一是确
定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后 面位置的角度。以外圆车刀为例（图１－９）， 确定车刀主切削刃位置的角度有二：
主偏角 它是在基面上，主切切削忍与 基面的夹角。当刀尖在主切削刃上为最低的点时， 为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高的点 时， 为正值。必须指出，这个规定是根据ＩＳ Ｏ标注，同过去某些书上关于正负号的规定恰好 相反。
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的 参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和 测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通 常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同 的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量 其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的 大小也就不同。
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:
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(KW s / mm3 )
（3-10）
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2.5.3 切削力的理论公式
虽然从公式上看，Fc可以计算出来， 但准确性很差。这是由于影响切削力的各 项因素难以正确找到，只好作很多假设。 为了准确计算切削力就必须依靠实验测定 方法，但切削力的理论公式也十分有用， 它能够揭示影响切削力诸因素之间的内在 联系，有助于分析问题。
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• 测力时，当紧固在传感器刀孔内的车刀受到切削 力作用时，应变片中电阻丝的直径和长度将随弹 性元件的变形而发生变化，因而其阻值将发生微 小变化，受拉伸时阻值增大，受压缩时阻值减小， 其变化量随变形量的大小而变化。为便于测量， 通常采用电桥电路将其转化
• 为电压（或电流）信号，再由应变仪放大后，由 记录仪输出。在传感器元件允许的范围内，输出 电信号与切削力的大小成正比，通过标定可得到 切削力与电信号之间的关系曲线（标定曲线）， 进行实际切削时，通过测量得到的电信号便可在 曲线上找到其对应的切削力数值。
式中
Pc Fc v 103 (KW ) Fc —— 主切削力（N）； v —— 主运动速度（m/sc
(KW )
式中 η —— 机床传动效率，通常η= 0.75～0.85
（3-9）
单位切削功率
指单位时间切除单位体积 V0 材料所消耗的功率
pc
Pc V0
p 106
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图 1-44 电阻应变片
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图 1-43 电阻应变片
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• （2）车削力经验公式及切削分力计算 • 1）经验公式及建立方法简介 切削力经验公式是在通过切
削实验取得大量数据的基础上，经适当的数据处理后得到 的关于切削力与可变因素（切削条件）之间的定量关系式。 由于建立这种关系的依据是经验数据，故称为经验公式。 目前，在计算一定切削条件下的切削力数值时，多采用经 验公式。 • 建立经验公式时，为便于进行数据处理并保证经验公式的 可靠性，通常多采用单因素实验法或正交实验法，而在处 理数据时采用图解法或线性回归法。 • 下面将单因素实验法建立车削力经验公式的主要过程作一 简要介绍。 • 在影响车削力的因素中，影响最大，也最直接的是切削深 度ap和进给量f。其他因素则主要通过对切屑变形和摩擦 的影响而影响切削力。因此，目前，普遍使用的车削力经 验公式的基本形式均采用各切削分力与ap、f之关系的形 式，对其他因素的影响，再通过修正系数加以考虑。
或称径向力、吃刀力，用Fy表示 —— 总切削力在垂直于工作平面方向的分 力，是进行加工精度分析、计算工艺 系统刚度以及分析工艺系统振动时，
所必须的参数。
进给抗力Fx (Ff)
或表称示轴——向总力切、削进力给在力进，给用方F向x 的分力，是设计、校核机床 进给机构，计算机床进4给功 率不可缺少的参数
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3
2.切削力的分解
主切削力Fz(Fc)
通常将合力Fr分解为相互垂直的三个分 力：切削力 Fc 、进给力 Ff 、背向力 Fp 。
（或称切向力，用Fz表示）— —总切削力在主运动方向的 分力，是计算机床切削功率 、选配机床电机、校核机床 主轴、设计机床部件及计算 刀具强度等必不可少的参数 。
切深抗力Fy（Fp）
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1．切削力经验公式的建立
Fc
CFc
a xFc p
f
yFc
KFc
Fp
CFp
a xFp p
f
yFp
KFp
Ff
CFf
a xFf p
f yFf
KFf
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4. 切削力的测量与计算
在研究切削力变化规律和解决切削加工生产中的实际问题时，有时需要知 道在一定切削条件下的切削力数值，对此，可有三种解决方法。a.用测力 仪进行测量。b.用经验公式计算。c.用切削力理论公式估算。 （1）切削力测量 为获得在某特定切削条件下切削力的数值，可用一种专门用于测量切削力 的装置—测力仪—进行测量。测力仪的种类很多，按工作原理的不同，可 分为机械式、电阻式、电感式、压电式等，目前使用较为普遍的是电阻应 变式测力仪。压电式测力精度高，但价格昂贵，应用也在不断增加。下面 介绍电阻应变式测力仪的工作原理及其测力方法。 电阻应变式测力仪由传感器、电桥电路、应变仪和记录仪组成。传感器是 一个可将切削力的变化转换为电量变化的弹性元件，其结构有多种形式， 目前使用较多的是八角环式，其结构形状如图1-43所示。中部八角环形部 分为弹性元件，分为上环和下环，前端有安装车刀用的方孔，后部的圆孔 用于在车床刀架上安装紧固。 利用这种传感器可同时测量Fz、Fy和Fx，也可单测某一分力。测量时，要 在弹性元件部分的适当部位粘贴若干片电阻值可随弹性元件变形而变化的 电阻应变片（图1-44），并把它们联入电桥电路，以便于将电阻值的变化 转换成可读的电信号（电流或电压）后输出。
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2.5 切削力
一、切削力的来源、切削合力及分力、切削功率
1. 切削力的来源
切削力来自于金属 切削过程中克服被 加工材料的弹、塑 性变形抗力和摩擦 阻力（图3-18） 。
★ 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力
★ 切屑、工件与刀具间摩擦力
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2.切削力的分解
刀具（或工件）是上作用的切削力的总合力 F称为切削合力，由于切削合力的大小和方 向是随切削条件而变化的一个空间力，不便 于计算与测量，在研究和分析实际问题难以 直接应用，为适应解决问题的需要，又便于 测量与计算，常将Fr分解为某几个方向上的 分力，称为切削分力。车削中常将Fr分解为 以下三个分力。
3．切削功率
单位切削力
切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc =1）
p
Fc AD
CFc
a xFc p
f
yFc
K Fc
ap f
CFc ap
a xFc p
f 1 yFc
修改
切削功率
切削过程中消耗的总功率为各分力所消耗功 率的总和，称为切削功率，用Pm表示。车 削中， Fy方向没有位移，故切深抗力Fy不 消耗功率，Fx远小于Fz，，故计算切削功 率时常忽略Fx所消耗的功率，故有
2.5 切削力（符号没统一）
切削力及研究切削力的意义
切削力:金属切削时，刀具使加工材料变形成为切屑所需的力 切削力对切削过程有着多方面的重要影响：它直接影响切削时消耗的功 率和产生的热量，并引进工艺系统的变形和振动。切削力过大时，还会 造成刀具、夹具或机床的损坏。切削过程中消耗功所转化成的切削热则 会使刀具磨损加快，工艺系统产生热变形并恶化已加工表面质量。所以 ，掌握切削力的变化规律，计算切削力的数值，不仅是设计机床、刀具 、夹具的重要依据，而且对分析、解决切削加工生产中的实际问题有重 要的指导意义。