技术专栏
2024.02.01

切削力及其影响因素

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  切削力是金属加工中一个重要的参数,它对于加工质量和加工效率有着关键的影响。了解切削力的产生机理以及影响因素,对于优化金属加工过程,提高加工效率和降低成本具有重要意义。切屑力即总切削力,是指在切削过程中产生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的力。通俗地讲,它是指在切削加工时,工件材料抵抗刀具切削时所产生的阻力。如图2-6-12a所示,总切削力总是由切削层、切屑层和已加工表面产生的弹性变形力、塑性变形力以及切屑、已加工表面分别与前刀面、后刀面产生的摩擦力组成的。为了便于分析,将总切削力分解成三个相互垂直的分力。

切屑力图片

  1)切削力Fe:在主运动方向上的分力。它是校验和选择机床功率,校验和设计机床主运动机构、刀具和夹具强度、刚性的重要依据。

  2)背向力Fp:垂直于工作平面上的分力。它是影响加工精度、表面粗糙度的主要原因。

  3)进给力Ff:进给运动方向上的分力,使工件产生弹性弯曲,引起振动。它是校验进给机构强度的主要依据。

  2、影响切削力的主要因素

  1)工件材料的强度、硬度越高,剪切屈服强度越高,切削力就越大。强度、硬度相近的材料,塑性、韧性越大,则切削力越大。

  2)切削用量的影响。

  ①背吃刀量和进给量(f)加大一倍,切削力增大一倍。

  ②进给速度(vf)加大一倍,切削力增大68%~86%。

  ③切削速度增加对切削力的影响如图2-6-13所示。

切屑力图片

  3)刀具几何角度的影响。前角(γo)增大,变形减小,切削力减小;主偏角(kr)增大,背向力(Fp)减小、进给力(Ff)增大;刃倾角(λs)减小,Fp增大、Ff减小,对切削力Fe的影响不显著。

  4)刀具磨损的影响。后刀面磨损形成零后角,且切削刃变钝、后刀面与已加工表面间的挤压和摩擦加剧,使切削力增大。

  5)切削液可起到润滑作用,可减小刀具与工件之间的摩擦力,降低切削力。

  6)刀具材料的影响。刀具材料与加工材料之间的亲和力和摩擦因素是影响切削力的主要因素,因此刀具材料的耐磨性高、刃磨后刀面表面粗糙度值小,切削力较小。

  切削力是金属加工过程中的重要内容,要根据具体情况进行分析和调整,以获得最佳的切削效果。理解和掌握切削力的产生机理以及减小切削力的方法与技巧,对于提高加工质量和效率具有重要意义。

  

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