切削力结果分析——了解4.6.1数据

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-17 方差分析结果与切削力的结果对比a）方差分析及其各因素显著性 b）切削力计算值与测试值对比1.切削力结果分析经方差分析，切削力模型拟合较好。从图4-18a中，也能看出切削深度对切削力影响的显著效果。三个切削区综合作用的结果使得切削沉淀硬化不锈钢时的切削力要比切削45钢大。所以，在切削沉淀硬化不锈钢时，要选择比45钢小的切削用量，以免刀具磨损过快或损坏。

图4-17 方差分析结果与切削力的结果对比

a）方差分析及其各因素显著性 b）切削力计算值与测试值对比

1.切削力结果分析

经方差分析，切削力模型拟合较好。方差分析及其各因素显著性分析结果见图4-17a。切削力计算值与测试值的相对误差也在10%的允许范围内，见图4-17b。上述分析表明回归方程与实测值拟合得较好。另外，切削深度、进给量对切削力的影响显著，切削速度影响不显著。这说明切削深度对切削力影响最大，进给量次之，切削速度影响较小。

图4-18 车削时切削力与切削深度、进给量之间的关系以及F_y特征曲面等值线图

a）主切削力与切削深度、进给量的特征曲面 b）F_y特征曲面等值线图

切削速度v=48m/min时主切削力与切削深度、进给量的特征曲面见图4-18a，F_y特征曲面等值线见图4-18b。从图4-18a中，也能看出切削深度对切削力影响的显著效果。切削深度和进给量的增加，引起切削力的增加，都归结为切削层面积增大，变形抗力增大的缘故。但切削力影响最为显著的原因是，当切削深度增加时，切屑变形系数ξ保持不变，故主切削力随切削深度成近似比例增大；进给量虽增加了，作用在前刀面的法向力也随之加大，而由于摩擦系数μ减小而使切屑的变形系数ξ降低，从而减缓了主切削力增大的趋势。

2.铣削力结果分析

图4-19 切削力的分析

a）方差分析及其各因素显著性 b）切削力计算值与测试值之差

由图4-19a可知，切削力模型拟合得较好。从分析结果来看，切削深度影响最为显著；其次是切削宽度；第三是切削速度，但由于它的因子是负值，所以它能起到改善加工效果的作用；进给量对切削力的影响较小。为了验证数学模型的精确性，将实验值与计算值进行了误差计算（见图4-19b），相对误差近3%，所以表明模型预测值与实验值具有很好的一致性。

图4-20 铣削时切削力与切削宽度、切削深度之间的关系以及特征曲面的等值线图

a）切削力与切削深度、切削宽度的特征曲面 b）特征曲面的等值线图

f=60mm/min、v=29m/min时切削力与切削宽度、切削深度的关系见图4-20a。从图4-20b也可以看出切削深度和切削宽度对切削力的影响显著。而切削深度对切削力影响显著，是由于切削深度的增加，变形系数不变，切削力几乎成正比例增大；切削宽度增大时，切屑摩擦变形增大，使变形系数ξ增大，切削力也相应增大；进给量增加时，使得切削厚度增大，摩擦系数μ减小使切屑变形系数ξ减小，综合结果将减缓切削力随每齿进给量的增大效果。

3.沉淀硬化不锈钢与45钢切削力的比较

对45钢也做了切削实验，发现切削沉淀硬化不锈钢的切削力是切削45钢切削力的2倍以上。为此，将45钢与沉淀硬化不锈钢的力学性能的部分参数进行对比，两种材料的力学性能的部分参数见表4-7。

表4-7 45钢与0Cr12Mn5Ni4Mo3Al材料的力学性能部分参数

从表4-7可以看出，45钢与沉淀硬化不锈钢的延伸性、断面收缩率相差不大，而沉淀硬化不锈钢的强度和硬度值要比45钢大许多，使得第一变形区的剪应力增大，塑性变形阻力相应增加，同时切屑变形过程中强化现象也明显；第二变形区的切屑与前刀面的接触区长度增大，它们之间的摩擦系数变大，摩擦阻力增加；第三变形区刀具后刀面与已加工表面的挤压、摩擦也明显增强。三个切削区综合作用的结果使得切削沉淀硬化不锈钢时的切削力要比切削45钢大。又由于沉淀硬化不锈钢的屈服强度远大于45钢，从而产生了沉淀硬化不锈钢切削加工时不易断屑的现象。

所以，在切削沉淀硬化不锈钢时，要选择比45钢小的切削用量，以免刀具磨损过快或损坏。尤其是在断续切削的铣削过程中，由于刀齿有冲击力作用，使用普通的立式铣刀或可转位铣刀片铣削时，切削速度要偏低，以防止铣刀过早失效。

切削力结果分析——了解4.6.1数据

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