机床切削功率的计算
加工中心切削转速和进给速度计算方法及公式
数控加工中心的切削转速和进给速度：1:主轴转速=1000Vc/πD2:一般刀具的最高切削速度(Vc)：高速钢50 m/min;超硬东西150 m/min；涂镀刀具250 m/min；陶瓷·钻石刀具1000 m/min 3加工合金钢布氏硬度=275-325时高速钢刀具Vc=18m/min；硬质合金刀具Vc=70m/min（吃刀量=3mm；进给量f=0.3mm/r）主轴转速有两种核算办法，下面举例说明：①主轴转速：一种是G97 S1000表明一分钟主轴旋转1000圈，也就是通常所说的恒转速。
另一种是G96 S80是恒线速，是由工件外表断定的主轴转速。
进给速度也有两种G94 F100表明一分钟走刀距离为100毫米。
另一种是G95 F0.1表明主轴每转一圈，刀具进给尺度为0.1毫米。
数控加工中刀具挑选与切削量的断定刀具的挑选和切削用量的断定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工功率，并且直接影响加工质量。
CAD/CAM技能的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的规划数据成为或许，特别是微机与数控机床的联接，使得规划、工艺规划及编程的整个进程全部在核算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。
现在，许多CAD/CAM软件包都供给主动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比方，刀具挑选、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只需设置了有关的参数，就可以主动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。
因而，数控加工中的刀具挑选和切削用量断定是在人机交互状态下完成的，这与一般机床加工构成明显的对比，一起也要求编程人员有必要掌握刀具挑选和切削用量断定的基本准则，在编程时充分考虑数控加工的特色。
本文对数控编程中有必要面临的刀具挑选和切削用量断定问题进行了讨论，给出了若干准则和主张，并对应该注意的问题进行了讨论。
一、数控加工常用刀具的种类及特色数控加工刀具有必要适应数控机床高速、高效和主动化程度高的特色，一般应包含通用刀具、通用衔接刀柄及少量专用刀柄。
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/(mm/r)0.10.150.20.250.30.350.40.450.5 0.6K fkc，K fps1.181.111.061.0310.970.960.940.925 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。
铣刀参数计算公式
铣刀参数计算公式铣刀是一种常用的切削工具，广泛应用于金属加工领域。
铣刀参数的选择对于加工效率和加工质量都有重要影响。
本文将介绍铣刀参数计算公式及其应用。
一、铣刀参数的重要性铣刀参数是指铣刀的刃数、进给量、切削速度等参数。
这些参数的选择直接影响到铣削过程中切削力、切削温度、切削效率等因素。
合理选择铣刀参数可以提高加工效率，降低切削力和切削温度，减少刀具磨损，保证加工质量。
1. 切削速度（Vc）的计算公式为：Vc = π × 刀具直径× 转速。
其中，π取3.14，刀具直径单位为mm，转速单位为r/min。
2. 进给量（f）的计算公式为：f = 铣削速度× 切削宽度× 切削深度。
其中，切削宽度单位为mm，切削深度单位为mm。
3. 切削时间（t）的计算公式为：t = 加工长度 / 进给量。
其中，加工长度单位为mm，进给量单位为mm/刀齿。
4. 铣削力（F）的计算公式为：F = 切削力系数× 主轴功率× 切削时间。
其中，切削力系数与材料有关，主轴功率单位为W，切削时间单位为s。
三、铣刀参数的应用1. 切削速度的选择：根据材料的硬度和刀具的材质，选择合适的切削速度。
一般来说，切削速度越高，切削效率越高，但过高的切削速度会导致刀具磨损加剧。
2. 进给量的选择：根据加工要求和切削力的承受能力，选择合适的进给量。
进给量过大会增加切削力，进给量过小则会降低加工效率。
3. 切削时间的计算：根据加工长度和进给量，计算出切削时间，以便合理安排加工时间和提高生产效率。
4. 铣削力的计算：根据切削力系数、主轴功率和切削时间，计算出铣削力。
通过对铣削力的分析，可以选择合适的刀具和加工方式，减少切削力，延长刀具寿命。
四、铣刀参数的优化为了提高加工效率和降低刀具磨损，可以通过优化铣刀参数来实现。
具体措施包括：1. 提高切削速度：选择合适的切削速度，尽可能提高切削效率。
2. 降低进给量：根据加工要求和切削力的承受能力，选择合适的进给量，降低切削力和切削温度。
切削力及其影响因素
yF f nF f
f
Ff p
c
Ff
（2）切削层单位面积切削力经验公式
切削层单位面积切削力p是指切除单位切削 层面积所产生的主切削力，其计算公式为：
p Fc Fc Fc AD ap f hDbD
由上式可得，主切削力Fc的计算公式：
Fc pap f phDbD
上页式中，p是指f＝0.3mm/r时的单位切削力， 硬质合金外圆车刀车削常用金属的单位切削力如 下表所示。
2．切削用量
（1）背吃刀量ap和进给量f
背吃刀量ap和进给量f通过对切削宽度bD和切 削厚度hD的影响而影响切削力Fr，如下图所示。
如上页左图所示，背吃刀量ap增大，切削宽 度bD增大，切削面积AD和切屑与前刀面的接触面 积按比例增大。由于进给量f不变，所以单位切削
力p不变。因此，当背吃刀量ap增大一倍时，主切 削力Fc成比例增大，背向力Fp和进给力Ff也近似 成比例增大。
机械制造技术
切削力及其影响因素
一、切削力
切削力是指金属切削时，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。
1．切削力的来源
切削力的来源主要有以下两方面： ① 克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗 力。 ② 克服刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力所 需的力。 这些力的合力形成了作用在刀具上的切削力Fr。
Pc Fcvc 10 3
三、影响切削力的因素
1．工件材料
工件材料的硬度、强度越高，剪切屈服强度越 大，切削力Fr越大。
硬度、强度相近的材料，塑性或韧性越好，切 屑越不易折断，切屑与前刀面的摩擦越加，切削力 Fr越大。
切削铸铁等脆性材料时，由于塑性变形小，崩 碎切屑与前刀面摩擦小，切削力Fr较小。
切割机的负荷计算公式
切割机的负荷计算公式
切割机的负荷计算公式因切割机的类型和用途而异，以下是一些常见的负荷计算公式：
1．功率负荷计算公式：P=Fv，其中P为功率，F为力，v为速度。
这个公式用于计算切割机在一定速度下所需的功率负荷。
2．切削力计算公式：F=KA，其中F为切削力，K为切削系数，A为切削面积。
这个公式用于计算切割机在切削材料时所需的切削力。
3．切割功率计算公式：P=FV，其中P为切割功率，F为切割力，V为切割速度。
这个公式用于计算切割机在一定速度下所需的切割功率。
除了以上计算公式外，还需要考虑切割机的切割效率、可靠性、维护成本等多个因素，以选择适合的切割机型号和规格。
同时，使用切割机时还需要注意安全操作规程，避免发生意外事故。
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:
第4讲 切削力
主偏角对切削力的影响
ac=f sin Kr Kr < 60 时：Kr ac Fz 降低； Kr> 75 时：虽然Kr ac ，但是 Kr 但刀 尖圆弧刃工作长度 ，且占主导作用 Fz增大 Kr Fy Kr Fx 对脆性材料，作用不明显，Kr Fz 降低。
机床和装夹
（一）工件材料方面
工件材料物理力学性能、化学成分、热处理状态和切削
前材料的加工状态都影响切削力的大小。 工件材料强度、硬度愈大、切削力愈大。 工件材料化学成份不同，如合碳量多少，是否含有合金 元素等，切削力不同。 热处理状态不同，硬度不同，切削力也不同（淬火、调 质、正火）。
Pm=Fzv10-3KW
由切削功率Pm可求得机床电机功率PE，即：
式中 m机床传动效率，一般为0.75～0.85。
切削力的计算
1. 测量机床功率计算切削力 2. 切削力试验的测量
3. 经验公式（查手册）
4. FEM分析计算 5. 理论公式（计算与预报）
切削力的计算方法
（1）测量机床功率
利用功率表直测量机床的功率，然后求得切削力的 大小。该方法较粗糙，误差大。
注意，Fz、Fx、Fy之间比例关系随刀具材料、几何参数、工 件材料及刀具磨损状态不同在较大范围内变化。
（3）切削功率
切削功率Pm切削力在切削过程中所作的功率。即
式中 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/r）。 式中第二项相对第一项很小（＜1～2％）可忽略不计，于是，
材料硬化指数不同如不锈钢硬化指数大，切削力大，铜、
铝硬化指数小，铸铁及脆性材料硬化指数小，切削力就 小。
铣削原理及切削参数计算
通过增加主轴倾斜提高Ve
n=
ve x 1000 π x De
rpm
铣削原理及切削参数计算
切削区域由刀尖点移到侧向
铣削原理 – 铣削公式
金属去除率:
铣削原理及切削参数计算
Q = (ap x ae x Vf )/1000
fz =
Vf
n x zn
铣削原理 ——铣削计算
面铣刀直径80mm, 6个刀片刃口，若刀片的切削速 度为150m/min, 问主轴的转速是多少？如果每齿进刀量 为fz=0.2mm/z, 问机床的工作台进刀量是多少？
lm = 加工长度mm n = 主轴转速（转每分）rpm
Mc = 扭矩Nm Pc = 净功率kW Q = 金属去除率cm3/min
vc = 切削速度m/min vf = 每分钟进给mm/min zc = 刀具有效齿数 zn = 刀具齿数
ηmt = 有效系数
铣削原理及切削参数计算
切削参数——切削参数的计算
Q=
ap x ae x vf 1000
Pc (kW)主轴净功率
Pc
=
ap x 60
ae x vf x kc x 106 x η
Mc (Nm)主轴扭矩
Mc
=
fn
x
π x Dc2 4000
x
kc
( ) ae/Dc ≥ 0,1平均切削厚度
hm
=
sin πx
κr x 180 x ae
Dc x arcsin
x fz ae
Dc
铣削原理及切削参数计算
铣削原理 – 总结
检查机床功率和刚度，以保证所用的铣刀直径能够在机床使用刀具 的悬伸尽可能短；
CNC常用计算公式
CNC常用计算公式在数控加工中，常用的计算公式有：1.转速计算公式：转速（rpm）= 配置的主轴转速（rpm）/ 刀具直径（mm）* 主轴转鼓数（转/齿）2.进给速度计算公式：进给速度（mm/min）= 进给速度设定值（mm/min）/ 预设倍率3.切削速度计算公式：切削速度（m/min）= π × 刀具直径（mm）× 主轴转速（rpm）/ 10004.主轴转速计算公式：主轴转速（rpm）= 切削速度（m/min）× 1000 / π × 刀具直径（mm）5.驱动轴向力计算公式：驱动轴向力（N）= 刀具直径（mm）× 进给速度（mm/min）× 切削力系数6.切削力计算公式：切削力（N）= 轴向切削力（N）÷ cos(铣削角度)7.铣削力计算公式：铣削力（N）=铣削切削阻力（kB）×轴向力（kN）^铣削阻力指数8.主轴电机功率计算公式：主轴电机功率（kW）=铣削力（N）×铣削力系数（kW/N）9.等分计算公式：切削刀数 = 刀具直径（mm）× π / 距离圆周长度（mm）10.速度比计算公式：速度比=同刃次数/刀具齿数11.加工时间计算公式：加工时间（min）= 切削长度（mm） / 进给速度（mm/min） + 换刀时间（min）12.总加工时间计算公式：总加工时间（min）= 加工时间（min）× 加工个数 + 装夹时间（min）13.检测时间计算公式：检测时间（min）= 检测长度（mm） / 检测速度（mm/min） + 置零时间（min）14.总时间计算公式：。
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切削功率pC:
由《机床设计手册》可知切削功率：
KPPc
式中 p—主轴电动机功率，kWp11；
—主传动系数总功率，一般为0.75-0.85，取=0.8；
K—进给系统功率系数，取K=0.96
则
kWkWpC45.896.08.011
切削功率应按在各种加工情况下遇到的最大铣削力（或转矩）和最大
切削转速（或转速）来计算。若按最大切削速度来算，取切削速度
v
=100m/min，根据公式：
60/103v
FP
zc
（3—2）
式中 FZ—主切削力（N）；
v—切削速度（m/min）；
主切削力为：
NNvPFcz5070100/1045.860/106033
根据《机床设计手册》可得：
纵向切削分力:FFzx)9.06.0(
横向切削分力:FFzy)65.05.0(
取 NNFFzx304250706.06.0
NFFzy25355.0
1.5工作负载计算
计算进给牵引力Fm
可根据《机床设计手册》中进给牵引力的实验公式计算则：
)(GfKFFFzxm
式中 FX—切削分力（N）；
K—颠覆力矩影响的实验系数，K=1.15；
f—滑动导轨摩擦因数，18.015.0f，取16.0f；
G---工作台承重，NG4000 。
则
NNNFm4950)40005070(16.0304215.1