机械工程中的切削力分析技术
正交车铣加工切削力仿真分析
２０ １２年 ４ 月
兵 ห้องสมุดไป่ตู้
工
学
报
Ｖｏ ． ＮＯ ４ １ ３３ ． Ａｐｒ ． ２ ２ ０１
ＡＣＴＡ ＡＲＭＡＭ ＥＮＴＡＲＩ Ｉ
正 交车铣加工切 削力仿真分析
朱 立 达 ，于天 彪 ，王 宛 山
（ 北 大 学 机械 工 程 与 自动 化 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １０ ０ 东 １０４）
关键 词 ：刀具技 术 ；正 交车铣 ； 削力 ；偏心 ； 模 切 建 中图分类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３１ 文献 标 志码 ：Ａ 文章 编号 ： ０ ０１ ９ （０ ２ ０ －４ ９０ １ ０ —０ ３ ２ １ ） ４０ １ －６
Ｓ ｍ ｕｌ ｔｏ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｃｕｔｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｈｏ ｏ ｌＴｕｒ ｍ ｉ ｉ ｇ ｔｎｇ Ｆｏ ｃ ｆ Ｏ ｔ ｇ ｎａ ｎ・ ｌ ｎ ｌ
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机械加工中的知识点总结
机械加工中的知识点总结1. 材料的选择在机械加工中，材料的选择至关重要。
常见的金属材料有铁、铜、铝、不锈钢等，而非金属材料有塑料、橡胶、木材等。
选择合适的材料可以有效提高加工效率和产品质量。
需要考虑材料的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、导热性等性能指标，同时还要考虑成本和加工性能等因素。
2. 切削理论切削是机械加工的一种常用方法，它包括车削、铣削、钻削、刨削等多种形式。
切削理论是指在切削过程中，刀具与工件之间的相互作用规律。
在切削理论中，有切削力、刀具磨损、热变形、表面质量等重要内容。
掌握切削理论可以有效提高加工效率和降低加工成本。
3. 机床的选择机床是机械加工的重要设备，它包括车床、铣床、钻床、磨床等。
不同的机床适用于不同的加工工艺，选择合适的机床可以提高加工效率和产品质量。
在选择机床时，需要考虑加工工件的形状、尺寸和材料，同时还要考虑加工精度和生产效率等因素。
4. 加工工艺机械加工的加工工艺包括粗加工和精加工两个阶段。
粗加工是指将工件的毛坯加工成近似形状的工艺过程，通常采用车削、铣削、钻削等方法。
精加工是指将粗加工后的工件进行精细加工，使其达到设计要求的工艺过程，通常采用磨削、拉削、滚削等方法。
5. 数控技术数控技术是机械加工中的一种先进技术，它通过计算机控制机床实现加工过程。
数控技术具有高精度、高效率、多样化加工等优点，广泛应用于航空、航天、汽车等高端制造领域。
掌握数控技术可以提高加工精度和生产效率。
6. 自动化生产自动化生产是指通过自动化设备和系统实现生产过程的自动化。
在机械加工中，自动化生产可以提高生产效率、降低劳动强度、保证产品质量等多方面的优势。
常见的自动化设备有自动送料机、自动上下料机、自动检测设备等。
7. 质量控制质量控制是机械加工中的重要环节，它包括工艺规程的制定、检验标准的确定、质量管理体系的建立等内容。
通过严格的质量控制可以保证产品的质量和稳定性，提高用户满意度和企业竞争力。
基于六西格玛原理预测数控车削加工过程中的切削力
（ ｏ ｔ １ 方 法 消 除 产 生 缺 陷 的 根 源 并 减 少 波 动 ， 实 Ｃ ｎｒ ） ｏ 以
现 优 化 、 测 的效 果 。 文 提 出 了 应 用 六 西 格 玛 原 理 对 预 本
数控 车削加 工 中切削力 进行 预测 的思 路 和方法 。
１ 定 义 实 验 设 计
１ １ 实验 方 案 设 计 ．
关 键 词 ： 西 格 玛 原理 六 中 图分 类号 ：Ｂ ６ Ｔ ６３ 文献 标 识 码 ： Ａ
在数 控 车 削加 工 过程 中 ， 削力 无 疑是 反 映加 工 切
１２ ．
试 验 台 的搭 建
状态 最直接 的 因素 ， 变 化关 系着 工件加 工 表面质 量 、 其 刀具 磨损 状 况 和机 床 振 动情 况 。 目前 对 切 削 力 的 检 测
１２ １ 试 验条件 ．．
机 床 型号 ： ＣＫ６ ４ ／１ ０ 控 车 床 ； １３ ｏ 数
主 轴 转 速 范 围 ： ０～２ ０ ／ ｎ； ４ ５ ０ｒ ｍｉ 主 轴 电 机 功 率 ： ． Ｗ ； ５ ５ｋ 毛 坯 ： 料 Ｑ２ ５ 规 格 ８ 材 ３ Ｂ， ２ｍｍ ×５ ０ ｍｍ ；平 均 ０ 屈 服 强 度 ￣ ２ ５ＭＰ ； Ｊ ３ ａ 试 验 刀 具 ：Ｙ ５ 质 合 金 刀 片 ，安 装 后 主 偏 角 Ｔ 硬
Ｋｉ ｌｒ ２ ７ 测 力 仪 。 中 传 感 器 由 ３ 圆 形 压 电 晶 体 ｓ ｅ９ ５ Ｂ ｔ 其 个
表 １ 数控 车 削实 验 正 交 表 编 工 件 刀 具 件 直 径 切 削 速 度 切 削 深 削 长 进 给 量 工 切
号 材 料 牌 号 ／ ｍ ／ ｍ ・ ｎ ）度 ／ ｍ ／ ｍ ／ ｍｍ ・ ） ｍ （ ｍｉ ｍ 度 ｍ （ ｒ １ Ｑ ３ Ｂ Ｔ ２ ５ Ｙ ５ ２ ２ ５ Ｙ ５ Ｑ ３ Ｂ Ｔ ８ ． Ｏ１ ８ ． Ｏ９ ５ ０ ２ ０ １２ ． Ｏ８ ． ８ ０ ８ ０ Ｏ ２ ．４ ０ ２ ．０
江苏机械实操真题答案解析
江苏机械实操真题答案解析江苏机械实操考试是机械相关专业学生必考的一项重要考核，通过实际操作来考察学生在机械工程领域的技术能力和应用能力。
下面将对江苏机械实操真题进行解析，帮助大家更好地理解和掌握相关知识。
一、真题解析1. 考题内容：切削工具的选择和使用。
对于机械加工而言，切削工具的选择和使用是至关重要的。
正确选择和合理使用切削工具不仅能提高加工效率，还能保证工件的加工质量。
在该题中，考生需要根据给定的工件材料和加工要求，选择合适的切削工具，并说明原因。
2. 真题分析：该题主要考察考生对切削工具的了解程度和应用能力。
对于切削工具的选择，考生需要综合考虑以下因素：切削速度：根据工件材料的硬度、切削时的热变形和切削液的供给情况等，选择适当的切削速度。
负荷状况：根据切削过程中的刀具负荷情况，选择刀具的耐磨性能和刚性。
切削力：根据切削力的大小和方向，选择切削工具的切削角和切削刃数等。
加工表面质量要求：根据加工表面质量的要求，选择合适的刀具刃数、刀具材料和切削液等。
3. 答案解析：在选择切削工具时，考生需要根据题目给定的工件材料和加工要求，综合分析考虑上述因素。
以切削速度为例，如果给定的工件材料是低碳钢，则为了确保切削过程中不发生过大的热变形，可以选择较低的切削速度。
另外，根据负荷状况，如果切削过程中的刀具负荷较大，则需要选择具有较好耐磨性能和刚性的刀具。
对于加工表面质量要求，如果要求加工后的表面光洁度较高，则需要选择刀具刃数多、刃磨角度小的切削工具。
二、总结江苏机械实操真题的解析需要考生对机械加工的基本知识和技能有良好的掌握，能够在实际操作中灵活运用。
通过分析题目，了解题目要求，考生可以针对不同的材料和加工要求，选择合适的切削工具，并解释选择的原因。
同时，考生还应该注意加工过程中的安全措施，并熟悉常见的机械加工设备和仪器的操作方法。
通过对江苏机械实操真题的解析和掌握，考生可以更好地应对实际操作考试，提高自己在机械工程领域的实践能力和技术水平。
高速切削技术
高速切削（HSM=High Speed Machining）一、高速切削理论的提出和定义1．提出：高速切削理论最早是由德国物理学家Carl.J.Salomon 在1931 年4 月提出。
并发表了著名的Salomon曲线[1]。
如图1（a）所示。
主要内容是：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，如图1(b)所示，且该切削速度值与工件材料的种类有关。
(a) (b)图1 切削温度变化曲线2、高速切削定义：目前高速切削技术比较普及的定义是根据1992年国际生产工程研究会(CIRP) 年会主题报告的定义：高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5 － 10 倍的切削加工。
机床主轴转速在10000-20000r/min以上，进给速度通常达15-50m/min，最高可达90m/min。
实际上，高速切削是一个相对概念，它包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣（绝大部分应用是高速铣削）等不同的加工方式，根据被加工材料的不同及加工方式的不同，其切削速度范围也不同。
目前，不同的加工材料，切削速度约在下述范围，如表1所示[1]：表1 切削速度范围被加工材料切削速度范围铝合金1000~7500m/min铜合金900~5000m/min铸铁900~5000m/min钢500~2000m/min耐热镍基合金500m/min钛合金150~1000m/min纤维增强塑料2000~9000m/min3.特征现代研究表明，高速切削时，切屑变形所消耗的能量大多数转变为热，切削速度高，产生的热量越大，基本切削区的高温有助于加速塑性变形和切屑形成。
而且大部分热量都被切屑带走。
高速切削变形过程显著特征为:第一变形区变窄，剪切角增大，变形系数减少，如图2；第二变形区的接触长度变短，切屑排出速度极高，前刀面受周期载荷的作用。
所以高速切削的切削变形小，切削力有大幅度下降，切削表面损伤减轻。
金属切削过程的基本规律.
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切削层金属的变形
二、切削层金属的变形 1. 变形区的划分（以直角自由切削方式切削塑性材料为例）
根据实验，切削层金属在刀具 作用下变成切屑大体可划分三 个变形区。
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金属切削过程中滑移线和流线示意图
（l）第一变形区（Ⅰ）
从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到 OM 线 （ 终 滑 移 线 ） 金 属 晶 粒 剪 切 滑 移 基 本 结 束 ， AOM区域叫第一变形区。
忽略切屑宽度的变化，有a=l=
变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易
求得，生产中常用。
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变形系数求法
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(3) 剪应变
按剪应变即相对滑移关系有
= s / y， 而 s = NP，y = MK故
=NP / MK = (NK+KP) / MK = ctg + tg(-0)
2
2) 切削力
掌握切削力的来源、切削合力、分力及切削功率 牢固掌握影响切削力的主要因素；
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3） 切削热和切削温度
掌握切削热的来源及传出规律； 掌握切削区的温度分布规律； 牢固掌握影响切削温度的主要因素；
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4) 刀具磨损、破损
牢固掌握刀具的磨损形态及刀具磨损的主要原因； 牢固掌握刀具磨钝标准及刀具耐用度的概念； 掌握各切削参数与刀具耐用度的关系及合理耐用度的
(-0) 为切削合力Fr 与切削速度方向的夹角，称作用角，以表示。
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可得如下结论
前角 o 增大时， 增大，变形减小。故在保证刀刃 强度条件下增大前角可以改善切削过程（降低切削 力、温度、提高表面质量等）；
机械工程中的信号处理与控制技术研究
机械工程中的信号处理与控制技术研究机械工程是一门涉及多个学科领域的学科，其中信号处理与控制技术是机械工程中极为重要的一部分。
信号处理与控制技术的研究旨在通过对机械系统中的信号进行分析和处理，实现对机械过程的监测、控制和优化。
一、信号处理技术在机械工程中的应用信号处理技术在机械工程中的应用非常广泛。
首先，在机械系统中，各种传感器可以实时采集到大量的信号数据，如温度、压力、振动等。
这些数据需要经过信号处理，提取出有用的信息。
通过对信号的滤波、去噪和特征提取等方法，可以准确地识别出故障信号，判断机械系统的工作状态。
同时，信号处理技术还可以应用于机械系统中的图像处理，对机械系统的结构和运动进行分析和识别。
其次，信号处理技术在机械工程中的应用还包括自适应控制和智能控制。
自适应控制是指根据机械系统的运行状态和外部环境的变化，调整控制器的参数以实现对机械系统的自动控制。
智能控制技术则是在自适应控制的基础上，引入了人工智能算法，通过学习和优化，实现对机械系统的智能控制。
这种控制方式可以提高机械系统的性能和稳定性，提高生产效率。
二、信号处理技术在机械故障诊断中的应用信号处理技术在机械故障诊断中有着广泛的应用。
通过对机械系统中的振动信号进行分析和处理，可以对机械系统的运行状态进行监测和预测，及时判断和预测机械故障。
例如，在机械转子的故障诊断中，通过对振动信号的时频分析和特征提取，可以提取出转子的故障特征，进而判断转子是否存在裂缝、松动或不平衡等问题。
此外，信号处理技术还可以应用于机械系统的故障模式识别和故障诊断。
通过对大量机械系统的故障数据进行采集和分析，建立故障模式数据库，并利用机器学习算法进行故障诊断模型的建模和训练，可以实现对机械系统故障的自动诊断和预测。
三、信号处理与控制技术在机械系统优化中的应用信号处理与控制技术在机械系统的优化中也起着重要的作用。
通过对机械系统的实时数据进行监测和分析，可以识别出机械系统中存在的问题和不足之处。
切削用量对切削力的影响比较
切削用量对切削力的影响比较Prepared on 22 November 2020切削用量对切削力的影响比较（陕西理工学院机械工程学院）摘要：通过分析切削力单因素实验，探讨切削用量对切削力的影响规律；同时讨论刀具几何参数对切削力的影响，得出一般结论；进而对比说明精密切削切削力的特殊规律。
关键词：切削变形；切削力；刀具；精密切削；规律1.引言金属机械加工过程中，产生的切削力直接影响工件的粗糙度和加工精度，同时也是确定切削用量的基本参数。
所以掌握切削用量对切削力的影响规律也显得重要。
本文从一般切削和精密切削两个方面对切削用量对切削力的影响规律做初步探讨。
2.金属切削加工机理金属切削加工是机械制造业中最基本的加工方法之一。
金属切削加工是指在金属切削机床上使用金属切削刀具从工件表面上切除多余金属，从而获得在形状、尺寸精度及表面质量等方面都符合预定要求的加工。
切削加工原理利用刀具与工件之间的相对运动，在材料表面产生剪切变形、摩擦挤压和滑移变形，进而形成切屑。
切削变形根据金属切削实验中切削层的变形，如图1-2，可以将切削刃作用部位的切削层划分为3个变形区。
第Ⅰ变形区：剪切滑移区。
该变]3[形区包括三个过程，分别是切削层弹 性变形、塑性变形、成为切屑。
第Ⅱ变形区：前刀面挤压摩擦区。
该变形区的金属层受到高温高压作用， 使靠近刀具前面处的金属纤维化。
第Ⅲ变形区：后刀面挤压摩擦区。
该变形区造成工件表层金属纤维化与 图1-2切削层的变形区加工硬化，并产生残余应力。
3.切削力切削力是指切削过程中作用在刀具或工件上的力，它是工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。
切削力来源根据切削变形的不同，切削过程中刀具会受到三种力的作用，即： （1）克服切削层弹性变形的抗力 （2）克服切削层塑性变形的抗力（3）克服切屑对刀具前面、工件对刀具后面的摩擦力切削力的合成与分解图2-2切削力合力和分力图2-2为车削外圆时切削力的合力与分力示意图。
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机械工程中的切削力分析技术
在机械工程领域中，切削力分析技术是一项非常重要的研究内容。
切削力是指
在切削过程中作用于刀具上的力，它直接影响到加工质量、刀具寿命和加工效率。
因此，准确分析和预测切削力对于优化切削过程、提高加工效率具有重要意义。
一、切削力的影响因素
切削力的大小受到多种因素的影响，主要包括切削速度、进给速度、切削深度、切削角度、刀具材料和刀具几何形状等。
其中，切削速度和进给速度是影响切削力最主要的因素。
切削速度的增加会导致切削力的增加，而进给速度的增加则会使切削力减小。
此外，切削深度和切削角度的增加也会使切削力增大。
二、切削力分析方法
为了准确分析切削力，研究人员开发了多种切削力分析方法。
其中，最常用的
方法是力学模型法和实验测量法。
力学模型法是通过建立切削力的力学模型来分析切削力的大小。
这种方法基于
切削力与切削参数之间的数学关系，通过解析方法或数值模拟方法求解切削力。
力学模型法的优点是可以提供较为准确的切削力预测结果，但需要考虑多个参数的复杂相互作用关系，计算过程较为繁琐。
实验测量法是通过在实际切削过程中进行力传感器测量来获取切削力的大小。
这种方法可以直接测量切削力，结果准确可靠。
实验测量法的缺点是需要进行实际切削试验，耗时耗力，并且在一些特殊加工情况下难以进行测量。
三、切削力分析的应用
切削力分析技术在机械工程中有着广泛的应用。
首先，切削力分析可以用于刀
具的设计和选择。
通过分析不同切削参数下的切削力大小，可以选择合适的刀具材料和几何形状，以提高切削效率和刀具寿命。
其次，切削力分析可以用于优化切削过程。
通过分析切削力的变化规律，可以
调整切削参数，使切削力保持在合理范围内，避免过大的切削力对刀具和工件造成损伤。
此外，切削力分析还可以用于切削过程的监测和控制。
通过实时测量切削力的
大小，可以及时发现切削过程中的异常情况，并采取相应措施进行调整，保证加工质量和安全。
四、切削力分析技术的发展趋势
随着科学技术的不断进步，切削力分析技术也在不断发展。
目前，研究人员正
在探索基于机器学习和人工智能的切削力分析方法，通过大数据分析和模型训练，实现更准确、更高效的切削力预测和控制。
此外，随着材料科学的发展，新型刀具材料的应用也将对切削力产生重要影响。
研究人员正在研发更硬、更耐磨的刀具材料，以降低切削力并提高加工效率。
总之，切削力分析技术在机械工程中具有重要的应用价值。
准确分析和预测切
削力对于优化切削过程、提高加工效率具有重要意义。
随着技术的不断进步，切削力分析技术将会得到更广泛的应用，并为机械工程领域的发展做出更大的贡献。