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锯床锯切力来源,锯切合力、分力及锯切功率

时间:2020-08-14 23:36 点击次数:

在锯床锯齿作用下,被切层金属、切屑和已加工表面金属层都要产生弹性变形和塑性变形。锯齿锯切切屑时,锯齿前面受到切屑的压力Fn和摩擦力Ff,锯齿后面受到工件表面的压力Fna和摩擦力Ffa,这些力的合力就是作用在刀具上的锯切合力Ff,如图1所示。
锯床锯切力的来源

综上所述,锯切力来源于两方面:一是锯切层金属、切屑和工件表层金属的弹性变形和塑性变形所产生的抗力;二是锯齿与切屑、工件表面间的摩擦阻力。

 

锯切合力、分力及锯切功率

1.锯切合力与分解

锯切合力的大小和方向是变化的,很难测量。为了测量和应用方便,通常将锯切合力分解为三个相互垂直的锯切分力,如图2所示。

锯切合力与分解

三个分力的作用如下:

锯切抗力Fx——沿着锯齿锯切方向的抗力。它消耗锯齿锯切过程中的主要功率,是初选锯切功率、选取带锯床电动机功率和设计带锯床传动机构的依据。

进给抗力Fz——垂直于锯齿的锯切方向。与锯齿的进给方向相反。在锯切过程中该力的变化将会引起锯齿在进给方向的振动,对锯齿的寿命有重要影响。

侧向力Fy——垂直于锯切抗力和进给抗力组成的锯切面。由于锯切过程基本都是二维锯切,斜向分齿带锯条的分齿角度较小,因此实际锯切中相比于其他两个分力该力很小,但是该力会引起带锯条在垂直于锯切平面方向的振动,容易导致带锯条在锯切过程中发生偏转。

锯切合力为

三个分力的关系随带锯齿的几何参数、材料、锯切用量和磨损情况的不同,其比例可能在较大的范围内变化。

2.单位锯切功率、单位时间内的金属切除量和锯切功率

(1)单位锯切功率是指每切除单位体积的金属材料所消耗的功率,用Pc表示。

(2)单位时间内的金属切除量是指单位时间内所切除材料的体积,是衡量锯切效率高低的一个指标,用Qc表示。如果已知单位锯切功率,则可计算出锯切功率Pc:

式中,Pc——单位锯切功率,kW·s/m㎥;

Qc——单位时间内金属切除量,mm*/s。。

对于带锯床,有

式中,b——带锯条宽度,mm;

An——带锯床的锯切效率,c㎡/min。

(3)锯切功率是指各个锯切分力消耗功率的总和,用Pc表示。在锯齿锯切过程中,沿Fy方向的速度为零,因此该方向上不消耗功率,进给速度相比于锯切速度很小,Fz消耗的功率与Fx相比很小,可忽略不计,因此锯切功率可按下式计算:

式中,Vs——锯切速度,m/s;

Fx锯切抗力,N。

用式可求带锯床电动机功率Pe为

式中,ηc——带锯床的总传动效率,一般ηc=0。7~0。75。

3。锯切力比压

锯切力比压是指单位锯切面积上的锯切抗力,用kc表示。

式中,kc——锯切力比压,工程常用单位为MPa;

Ab——当量锯齿的锯切面积,m㎡;

Ab=ab

式中,a——锯齿的进给量,mm,具体见式;

b——带锯条厚度,mm,如图3所示。带锯条锯齿的基本形式与分布方式

通过锯切力比压可以建立锯切抗力与锯切面积之间的关系式,如果锯切力比压已知,则可利用下式计算出锯切抗力Fx:

 


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