利用切削比推算切削力胡映宁，邵杰（广西大学机械工程系，５３０００４；第一作者３４岁，女， 讲师）摘要介绍在二维切削中，利用切削比批算切削力的方法。与以往的切削力理论公式相比，用 该方法计算出的切削力值更接近于实测值。关键词二维切削；
切削比；切削力分类号ＴＧ５０１． ３切削力是体现切削过程的重要指标，无论是一种新的加工方法出现或赶在实际的切削加工小，人 们都非常关注切削力的大小。但是，由于在推导公式时简化了许多条件，切削力的ｐＡ论公式及切 削方程式与实际情况相差较大。这里介绍一种根据最小能量原理’门推算切削力的方法：只要收集 切屑，算出切削比，就可计算切削力的大小。事实表明，与以往的切削力理论公式相比，用该方法 计算的切削力值更接近于实测值，而且比用测力系统直接测力显得更为简单。ｌ计算原理在图１所 示的平而应变型二维切削小，如忽略切削小新生表而的表而能及通过材料剪切而时，使动量发生变 化所需的能量（“，则在切谢过程中消耗的能显Ｕ仅用于作第一变形区的剪切功队及切屑与前刀而 的床擦功Ｗｆ，即！．Ｉｗ的计算根据切ｍＪｍｌ论可知ｌ’】其小，ｓ为剪切而上的剪切应力， ｙｓ为剪切而上的剪切应变，Ｖｗ为切削宽度，。Ｉｃ为切ｏｌＪＩ７度，Ｖｙｊｔ）Ｊ削ａｌｌ 度，…为剪切角，ｙ。为刀具前角。由于在第一变形区内产生的塑性变形是不可逆过程，因此该变 形区单位时间内所消耗的总能量将全部用于做塑性功。根据塑性刊从川５，１１．’ｓ则可写为（ 对其１１。３ｊ］有效应力，Ｚｙｊ有效应变。引进方程“‘图ｌ二维切削模型其中ｃｙＪ材料的 应力系数，ｎｊ］材料的应变则化指数，则得对于平而应变型二维切削，恒成立ｌ’１，所以比较 式（！）和式（３），可见将们写成剪切角中的函数，（３）式成为１．２Ｗ；的计算由文献［３ ］得其小Ｆ为前刀而上的摩擦力。１·３最小能量条以】ＵＩ上所述，切削过程１他耗的能量为。 ，、，＿＿，＿＿。－，。＾ｄＵ＿．＿根据最小能量条件，令并于一几得一『”””———”’ ””’””ｄ巾式Ｋ）是一个一旦知道边界条件就可解出数值的微分方程，也就是说，只要知道剪 切角中，就可术出前刀而上的摩擦力。１４边界条件对于二维切削，在第一剪切区内变形过程的初 始状态，刀具是干净光滑的表而。类似于锻造试验，光滑表面的尖楔形冲头压入半无限体，则滑移 线与冲头表而成４５。“’．即此时的切削状态是，挤压的开始还没有摩擦产生，设边界条什下的 剪切角为入，摩擦力为Ａ吐）·如图２所示，则边界条件就是：这时与Ｌｅｅ—Ｓｈａｆｆｅｒ切 削方程式取得一致，即ｌ·５Ｃ值和，１值的确定ｌ’］ａ）材料常数ｃ及ｎ可由拉伸试验决定。 拉力Ｐ以ｃ及ｎ表达，试件原长ｌ。，原橄而积人，对应于某一载荷下的长度为人根据困２二维切 削的初始状态技适当的方法，ｃ和ｎ都能决定。ｂ）应力系数Ｃ可出切！ＩＩＪ试验决定。设置二 维切削，测出切削力Ｆ，Ｆ＿，则其中ｐｊＪ摩擦角，ｒ。为切削比，则由式（４）得由切削试验 求Ｃ更接近实际，但要先做一个测力切削试验，并受现场条件限制。不过Ｃ和ｎ都可根据积累的资 料或查手册确定。２计算步骤根据上述原理，现将利用切削比推算切削力的计算方法归纳如下；（ １）给出刀具参数九，工件材料参数ｃ，ｎ，切！７ＩＪ层参数ａｃ二ａｗ．（２）测量切屑厚度 ，由式（１０川”算切削比ｒＣ．（３）口１式（ｌ！川一算剪切角巾．（４）山式（２）计算剪 切而上的剪切应变人．（５）山式（的计算剪切而上的剪切应力，。（６）由式（７）求前刀而上 摩擦力的边界条件。（７）求解由最小能量条件得到的微分方程式（６）．可用四阶龙格一库塔法 Ｄ‘解该方程。令／（Ｆ，ｒｐ）－ｄＦ／ｄｒｐ取适当小于实际剪切角的一个整数作为上边界巾 。，则在区问【叱，入］内取步长为ｈ，求出各节点的Ａｉ）值。（８）根据步骤（３）求出的ｄ ）和步骤（７）Ｊｋ出的八Ｊ）ｆ用级性括人法卜】求产（巾）．（９）求前刀而上的摩擦角ｐ。 山切削现论可知ｐ‘设则（】０）ｌ；一算切削力Ｆ，Ｆ．．由上述求得的参数Ｆ，Ｆ则可按下式 计算。３实验结果对比３．ｌ实验条件工什材料４５一钢（正火），Ｃ－！３３５Ｎ／ｌｌｌｌｌ ‘，１１－０．２３６‘’１，刀具材料ＹＴ１５，’／。一６”，实验在ＣＡ６１４０车床上进 行。３．２测力系统原理训力系统原理框阁如下。·３．３实验方法采用单因素法，即。。ｗ－２ 。ｎ。ｎ，分别固定。。ｃ值，只改变Ｕ削速度。切削力的计算值（Ｆ；／Ｎ，Ｆ；／州及实验测 试值（＊。／Ｎ，厂。／Ｎ）见附表。计算山线与实测结果的对比见图３．附表切削力的计算值与 实测值对照表单位：（ｐ／（”），凡．／Ｎ图３切削力计算曲线与实测结果比较４结论！）从附 表及图３看出，计算值与实测值大多取得较好吻合。。２）误差原因有三个：厕量误差切屑厚度是 在万能工具显微镜上测量的，切屑的上表而不规整卅来测量误差。计算误差在某些中低切刚逝座下 ，们于出现积屑瘤，实际前均变化，给计算带来误差。系统误差测力系统的重复精度仅在！％左右 。参考文献｜｜１ＤａｕｔｚｃｎｂｃｒｇＪＨ，ＶｃｃｎｔｒａＰＣ．ｖａｎｄｅｒｗｏｌｆＡ ＣＨ．ＴｈｅＭｉｎｉｍｕｍＥｎｅｒｇｙＰｒｉｃｉｐｌｃｆｏｒｔｈｅＣｕｔｔｉｎｇＰｒｏ ｃｅｓｓｉｎＴｈｅｏｒｙａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＡｎｎａｌｓｏｆｔｈｅＣＩＲＰ，１ ９８１，３０（１）２臼井英治．切削磨削加工学．北京：机械工业出版社，１９８２３中山一雄 ．金属切削加工理论．北京：机械工业出版社，１９８５４斯莱特ＲＡＣ．工程塑性理论及共在金 属成形中的应用．北京：、机械工业出版社，１９８３５易大义，蒋叔豪，李有法．
数值方法．杭 州：浙江科学技术出版社，１９８４ＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇＣｕｔｔｉｎｇＦｏｒｃｅｂｙＭｅ ａｎｓｏｆＣｕｔｔｉｎｇＲａｔｉｏ￥ＨｕＹｉｎｇｎｉｎｇ；ＳｈａｏＪｉｅ（Ｄｅｐｔ．ｏ ｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂ ｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｂｙｍｅ ａｎｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇｒａｔｉｏｉｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｕｔｔｉｎｇｉｓｉ ｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒｍｕｌａｅｂｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｖａｌｕｅｃａｌｃｕｌａｔ ｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｍｏｒｅｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒａｃｔｉｃ ａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｕｔ ｔｉｎｇ；ｃｕｔｔｉｎｇｒａｔｉｏ；ｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅ利用切削比推算切削力@胡映 宁，邵杰$广西大学机械工程系二维切削；切削比；切削力介绍在二维切削中，利用切削比批算切 削力的方法。与以往的切削力理论公式相比，用该方法计算出的切削力值更接近于实测值。１Ｄａ ｕｔｚｃｎｂｃｒｇＪＨ，ＶｃｃｎｔｒａＰＣ．ｖａｎｄｅｒｗｏｌｆＡＣＨ．ＴｈｅＭｉｎｉ ｍｕｍＥｎｅｒｇｙＰｒｉｃｉｐｌｃｆｏｒｔｈｅＣｕｔｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｉｎＴｈｅｏ ｒｙａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＡｎｎａｌｓｏｆｔｈｅＣＩＲＰ，１９８１，３０（１）２ 臼井英治．切削磨削加工学．北京：机械工业出版社，１９８２３中山一雄．金属切削加工理论． 北京：机械工业出版社，１９８５４斯莱特ＲＡＣ．工程塑性理论及共在金属成形中的应用．北京 ：、机械工业出版社，１９８３５易大义，蒋叔豪，李有法．数值方法．杭州：浙江科学技术出版 社，１９８４误差。系统误差测力系统的重复精度仅在！％左右。参考文献｜｜１Ｄａｕｔｚｃｎ ｂｃｒｇＪＨ，ＶｃｃｎｔｒａＰＣ．ｖａｎｄｅｒｗｏｌｆＡＣＨ．ＴｈｅＭｉｎｉｍｕｍＥｎ ｅｒｇｙＰｒｉｃｉｐｌｃｆｏｒｔｈｅＣｕｔｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｉｎＴｈｅｏｒｙａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＡｎｎａｌｓｏｆｔｈｅＣＩＲＰ，１９８１，３０（１）２臼井英治． 切削磨削加工学．北京：机械工业出版社，１９８２３中山一雄．金属切削加工理论．北京：机械 工业出版社，１９８５４斯莱特ＲＡＣ．工程塑性理论及共在金属成形中的应用．北京：、机械工 业出版社，１９８３５易大义，蒋叔豪，李有法．数值方法．杭州：浙江科学技术出版社，１９８ ４ＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇＣｕｔｔｉｎｇＦｏｒｃｅｂｙＭｅａｎｓｏｆＣｕｔｔｉｎｇＲａｔ ｉｏ￥ＨｕＹｉｎｇｎｉｎｇ；ＳｈａｏＪｉｅ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏ ｄｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇｒａｔ ｉｏｉｎｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｕｔｔｉｎｇｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｏｍｐａ ｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｔｈｅｏｒｙｆｏｒｍｕｌａｅｂｅｆｏｒｅ， ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｖａｌｕｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓ ｍｏｒｅｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｖａｌｕ ｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｕｔｔｉｎｇ；ｃｕｔｔｉｎｇｒａｔ ｉｏ；ｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅ利用切削比推算切削力@胡映宁，邵杰$广西大学机械工程系二 维切削；切削比；切削力介绍在二维切削中，利用切削比批算切削力的方法。与以往的切削力理论 公式相比，用该方法计算出的切削力值更接近于实测值。１ＤａｕｔｚｃｎｂｃｒｇＪＨ，ＶｃｃｎｔｒａＰＣ．ｖａｎｄｅｒｗｏｌｆＡＣＨ．ＴｈｅＭｉｎｉｍｕｍＥｎｅｒｇｙＰｒｉｃｉｐｌｃｆｏｒｔｈｅＣｕｔｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｉｎＴｈｅｏｒｙａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＡｎｎａｌｓｏｆｔｈｅＣＩＲＰ，１９８１，３０（１）２臼井英治．切削磨削加工学．北京
More abstracts about the 利用切削比推算切削力