数控铣床切削力效率低的影响因素

在数控铣床上切削金属时，刀具切入工件使工件材料变形为切屑所需的力称为切削力。切削力是计算切削功率、设计刀具、机床和机床夹具、制定切削参数的重要依据。在自动化生产中，还可以利用切削力来监控切削过程和刀具的工作状态。

数控铣床的切削力和切削力

1. 数控铣床切削力的来源。

切削力的来源，一方面是切屑形成过程中弹性变形和塑性变形产生的阻力；另一方面是切屑与刀具前刀面之间的摩擦阻力和工件与刀具后刀面之间的摩擦阻力。

2。切削力和分解。

切削时的总切削力F为空间力。为了便于测量和计算，满足机床、夹具、刀具设计和工艺分析的需要，常将F分解为三个相互垂直的切削分力Fc、Fp和Ff。

(1)主切削力Fc是总切削力F在主运动方向上的投影，其方向垂直于基面。 Fc是计算机床身功率、刀具强度、夹具设计和切削参数选择的重要依据。 Fc可通过经验公式或单位切削力kc计算，（单位为N/mm）：Fc=kcAD=kchDbD=kcapf。

(2) 背向力 Fp 是垂直于进给方向的总切削力 F 的分力。它是影响工件变形和引起系统振动的主要因素。

(3) 进给力Ff是总切削力对F在进给运动方向上的切削分力。它是设计和检验机床进给机构和计算机床身进给功率的主要依据。

切削力是总切削力F分解成Fc和FD，FD分解成Fp和Ff，它们的关系为Ff=FDsinkr； Fp=FDcoskr.

3. 数控铣床的切削力。

切削功率是指切削过程中切削力所消耗的功率，以pm表示，单位为kW。车削外圆时，是主切削力Fc和进给力Ff的功耗之和。由于进给力Ff的功耗很小（只有1%5%），一般Ff的功耗可以忽略不计，而Fp不做功，所以我们得到公式Pm=Fcυc×10，其中Fc为主切削力（N）； υc为切削速度(m/s)。

考虑到机床的传动效率，可以从切削功率Pm得到机床的电机速率PE，即PE≥Pm/，其中为机床的传动效率，一般为0.75～0.85。

影响数控铣床切削力的主要因素

1. 工件材料对数控铣床的影响。

工件材料的强度和硬度越高，虽然切削变形略有减少，但总切削力仍然增加。对于加工强度和硬度相近的材料，塑性大，与刀具的摩擦因数也大，因此增加了切削力；对于脆性材料，由于塑性变形小，切屑与刀具前刀面的摩擦力小，因此切削力小

2.数控铣床切削量的影响

(1)后刀量ap和进给量f。

当 f 和 ap 增大时，切削面积增大，主切削力也增大，但两者的影响程度不同。车削时，当ap增加一倍时，主切削力约增加一倍；当 f 增加一倍时，主切削力仅增加 68% 至 86%。因此，在切削过程中，如果考虑主切削力和切削功率，增加进给量比增加后切量更有优势。

(2) 切削速度υc。

YT15硬质合金车刀加工45钢(ap=4mm,f=0.3mm/r)时切削速度对切削力的影响曲线。切削塑性金属时，在积屑瘤区域，积屑瘤的生长可以增加刀具的实际前角，减少切屑变形，降低切削力；相反，积屑瘤的减少会增加切削力。无积屑瘤时，随着切削速度υc的增加，切削温度升高，前刀面摩擦力减小，变形减小，切削力减小。因此，在生产中经常使用高速切削来提高生产率。切削脆性金属时，υc增大，切削力略有下降。

3.数控铣床几何参数的影响

(1) 前角。

前角对切削力的影响最大。切削塑性金属时，前角增大，可减少被切削材料的挤压变形和摩擦，排屑顺畅，降低总切削力；切削脆性金属时，前角对切削力没有影响。很明显。

(2) 负倒角。

在锋利的切削刃上磨削负倒角可以增加刃口的强度，从而提高刀具的使用寿命，但此时被切削金属的变形量增大，切削力增大。

(3) 进入角。

主偏角对切削力的影响主要是通过切削厚度和刀尖圆弧曲线长度的变化来影响变形，从而影响切削力。主偏角对主切削力 Fc 的影响很小，但对后退力 Fp 和进给力 Ff 的比值影响很大。 F'D 是工件对刀具的反推力。由于 F'p=F'Dcoskr，F'f=F'dsinkr，增加主偏角 kr 将增加进给力 F'f，反力 F'p 减小。车削细长工件时，可选择较大主偏角，以减少或防止工件弯曲变形。