影响切削力的主要因素有哪些？

2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：2）主偏角κr的影响主偏角κr对主切削力Fc的影响不大。但二者对切削力的影响程度不同，ap增大时，切削力Fc成比例地增大；而f增大时，Fc的增大却不成比例，其影响程度比ap小。当vc达到一定值后再增大时，切削力变化减缓，渐趋稳定。可见在不影响切削效率的前提下，为降低切削力，应增大切削速度而减小切削深度。

1.工件材料的影响

工件材料的成分、组织、性能是影响切削力的主要因素。材料的硬度、强度越高，变形抗力越大，则切削力越大。在材料硬度、强度相近的情况下，材料的塑性、韧性越大，则切削力越大。如切削脆性材料时，切屑呈崩碎状态，塑性变形与摩擦都很小，故切削力一般低于塑性材料。不锈钢1Cr18Ni9Ti的硬度与正火45钢大致相等，但由于其塑性、韧性大，所以其单位切削力比45钢大25%。

2.刀具角度的影响

1）前角γo的影响

γo越大，切屑变形就越小，切削力减小。切削塑性大的材料，加大前角可使塑性变形显著减小，故切削力减小。

2）主偏角κr的影响（图3－12）

主偏角κr对主切削力Fc的影响不大。当κr＝60°～75°时，Fc最小；κr＜60°时，Fz随κr的增大而减小；κr为60°～75°时，Fc减到最小；κr＞75°时，Fz随κr的增大而增大，不过Fc增大或减小的幅度均在10%以内。主偏角κr主要影响Fp和Ff的比值，κr增大时，背向力Fp减小，进给抗力Ff增大。所以在切削细长轴时，采用大的κr（90°）。

3）刃倾角λs的影响（图3－13）

刃倾角λs对主切削力Fc的影响很小，但对背向力Fp、进给抗力Ff影响显著。其减小时，Fp增大，Ff减小。

4）刀尖圆弧半径rε

刀尖圆弧半径rε对背向力Fp的影响最大，随着rε的增大，切削变形增大，切削力增大。实验表明，当rε由0.25mm增大到1mm时，Fp可增大20%左右，易引起振动，所以从减小切削力的角度看，应该选用较小的刀尖圆弧半径rε。

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图3－12　κr对Fc、Fp、Ff的影响

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图3－13　λs对Fc、Fp、Ff的影响

3.切削用量的影响

1）进给量f和切削深度ap（见图3－14）

ap和f增大时，切削面积AD成比例地增大，故切削力增大。但二者对切削力的影响程度不同，ap增大时，切削力Fc成比例地增大；而f增大时，Fc的增大却不成比例，其影响程度比ap小。根据这一规律可知，在切削面积不变的条件下，采用较大的进给量和较小的切削深度，可使切削力较小。

2）切削速度vc

切削速度vc主要通过对积屑瘤的影响来影响切削力。如图3－15所示，在vc较低时，随着vc的增大，积屑瘤增高，刀具实际前角增大，故切削力减小。vc较高时，随着vc的增大，积屑瘤逐渐减小，切削力又逐渐增大。在积屑瘤消失后，vc再增大，使切削温度升高，切削层金属的强度和硬度降低，切屑变形减小，摩擦力减小，因此切削力减小。当vc达到一定值后再增大时，切削力变化减缓，渐趋稳定。可见在不影响切削效率的前提下，为降低切削力，应增大切削速度而减小切削深度。

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图3－14　背吃刀量和进给量对切削力的影响

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图3－15　切削速度对切削力的影响

工件材料：45钢　刀具材料：YT15 γo＝15°，λs＝0°，κr＝45°，ap＝2mm，f＝0.2mm／r

在切脆性金属（如铸铁、黄铜）时，切屑和前刀面的摩擦小，vc对切削力无显著的影响。

4.其他因素的影响

1）刀具磨损

刀具磨损后，刀刃变钝，后刀面与加工表面间挤压和摩擦加剧，使切削力增大。刀具磨损达到一定程度后，切削力会急剧增加。

2）切削液和刀具材料

以冷却作用为主的水溶液对切削力的影响很小。以润滑作用为主的切削液能显著地降低切削力。由于润滑作用，故减少了刀具前刀面与切屑、后刀面与工件表面的摩擦。刀具材料对切削力也有一定的影响，选择与工件材料摩擦系数小的刀具材料，切削力会不同程度地减小。实验结果表明，用YT类硬质合金刀具比用高速钢刀具的切削力降低了5%～10%。

影响切削力的主要因素有哪些？

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