一,、切削力的來(lái)源,，切削合力及其分解,，切削功率
(一）切削力的來(lái)源
研究切削力,，對(duì)進(jìn)一步弄清切削機(jī)理,，對(duì)計(jì)算功率消耗，對(duì)刀具,、機(jī)床,、夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)制定合理的切削用量,，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等,，都具有非常重要的意義。金屬切削時(shí),，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱(chēng)為切削力,。切削力來(lái)源于三個(gè)方面：

1．克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力,；
2．克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力；

3．克服切屑對(duì)前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)過(guò)渡表面與已加工表面之間的摩擦力,。

（二）切削合力及其分解

上述各力的總和形成作用在刀具上的合力Fr（國(guó)標(biāo)為F）,。為了實(shí)際應(yīng)用，F(xiàn)r可分解為相互垂直的Fx（國(guó)標(biāo)為Ff）,、Fy（國(guó)標(biāo)為Fp）和Fz（國(guó)標(biāo)為Fc）三個(gè)分力,。在車(chē)削時(shí)：
Fz——主切削力或切向力。它切于過(guò)渡表面并與基面垂直,。Fz是計(jì)算車(chē)刀強(qiáng)度,，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的,。

Fx——進(jìn)給抗力,、軸向力或走刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力,。

Fx是設(shè)計(jì)進(jìn)給（走刀）機(jī)構(gòu),，計(jì)算車(chē)刀進(jìn)給功率所必需的。
Fy——切深抗力,、或背向力,、徑向力 ,、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力,。Fy用來(lái)確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度（詳見(jiàn)第七章）,，計(jì)算機(jī)床零件和車(chē)刀強(qiáng)度。它與工件在切削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān),。

（三）切削功率
1,、單位切削力
單位切削力p是指切除單位切削層面積所產(chǎn)生的主切削力，可用下式表示：

單位切削力p可查手冊(cè),，利用單位切削力P來(lái)計(jì)算主切削力Fz較為簡(jiǎn)易直觀,。

2、切削功率Pm
消耗在切削過(guò)程中的功率稱(chēng)為切削功率Pm(國(guó)標(biāo)為Po),。切削功率為力Fz和Fx所消耗的功率之和,，因Fy方向沒(méi)有位移，所以不消耗功率,。于是
Pm=(Fz*Vc+Fx*nw*f/1000)×10-3
其中：Pm—切削功率（KW）,；
Fz—切削力（N）；
Vc—切削速度（m/s）,；
Fx—進(jìn)給力（N）,；
nw—工件轉(zhuǎn)速（r/s）；
f—進(jìn)給量（mm/s）,。
式中等號(hào)右側(cè)的第二項(xiàng)是消耗在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的功率,，它相對(duì)于F所消耗的功率來(lái)說(shuō)，一般很?。?lt;1%～2%）,，可以略去不計(jì)，于是
Pm=FzV×10-3
按上式求得切削功率后,，如要計(jì)算機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率（PE）以便選擇機(jī)床電動(dòng)機(jī)時(shí),，還應(yīng)考慮到機(jī)床傳動(dòng)效率。
PE≥ Pm/ηm
式中 ：ηm—機(jī)床的傳動(dòng)效率,，一般取為0.75～0.85,，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床,。

3,、單位切削功率
單位切削功率Ps是指單位時(shí)間內(nèi)切除單位體積金屬Zw所消耗的功率。

二,、切削力的測(cè)定

在生產(chǎn)實(shí)際中,，切削力的大小一般采用由實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。在需要較為準(zhǔn)確地知道某種切削條件下的切削力時(shí),，還需進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,。隨著測(cè)試手段的現(xiàn)代化,，切削力的測(cè)量方法有了很大的發(fā)展，在很多場(chǎng)合下已經(jīng)能很精確地測(cè)量切削力,。切削力的測(cè)量成了研究切削力的行之有效的手段,。目前采用的切削力測(cè)量手段主要有：

1． 測(cè)定機(jī)床功率，計(jì)算切削力
用功率表測(cè)出機(jī)床電機(jī)在切削過(guò)程中所消耗的功率PE后,，可按下式計(jì)算出切削功率Pm
Pm=Peηm

在切削速度Vc為已知的情況下,，利用Pm即可求出切削力F。這種方法只能粗略估算切削力的大小,，不夠精確,。當(dāng)要求精確知道切削力的大小時(shí)，通常采用測(cè)力儀直接測(cè)量,。

2．用測(cè)力儀測(cè)量切削力

測(cè)力儀的測(cè)量原理是利用切削力作用在測(cè)力儀的彈性元件上所產(chǎn)生的變形,，或作用在壓電晶體上產(chǎn)生的電荷經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后,，讀出Fz,、Fx、Fy的值,。在自動(dòng)化生產(chǎn)中,，還可利用測(cè)力傳感裝置產(chǎn)生的信號(hào)優(yōu)化和監(jiān)控切削過(guò)程。
按測(cè)力儀的工作原理可以分為機(jī)械,、液壓和電氣測(cè)力儀,。目前常用的是電阻應(yīng)變片式測(cè)力儀。

三,、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力估算）

目前,，人們已經(jīng)積累了大量的切削力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于一般加工方法,，如車(chē)削,、孔加工和銑削等已建立起了可直接利用的經(jīng)驗(yàn)公式。
測(cè)力實(shí)驗(yàn)的方法有單因素法和多因素法,，通常采用單因素法,。即固定其它實(shí)驗(yàn)條件，在切削時(shí)分別改變背吃刀量ap和進(jìn)給量f,，并從測(cè)力儀上讀出對(duì)應(yīng)切削力數(shù)值,，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理求出它們之間的函數(shù)關(guān)系式。
通過(guò)切削力實(shí)驗(yàn)建立的車(chē)削力實(shí)驗(yàn)公式,，其一般形式為：

注意：切削力實(shí)驗(yàn)公式是在特定的實(shí)驗(yàn)條件下求出來(lái)的,。在計(jì)算切削力時(shí)，如果切削條件與實(shí)驗(yàn)條件不符,，需乘一個(gè)修正系數(shù)KF,，它是包括了許多因素的修正系數(shù)乘積,。修正系數(shù)也是用實(shí)驗(yàn)方法求出。

四,、切削力的變化規(guī)律　

實(shí)踐證明,，切削力的影響因素很多，主要有工件材料,、切削用量,、刀具幾何參數(shù)、刀具材料刀具磨損狀態(tài)和切削液等,。
1,、工件材料

（1）硬度或強(qiáng)度提高，剪切屈服強(qiáng)度τs增大,，切削力增大,。
（2）塑性或韌性提高，切屑不易折斷,，切屑與前刀面摩擦增大,，切削力增大。

2,、切削用量

（1）背吃刀量（切削深度）ap,、進(jìn)給量增大，切削層面積增大,，變形抗力和摩擦力增大,，切削力增大。
由于背吃刀量ap對(duì)切削力的影響比進(jìn)給量對(duì)切削力的影響大( 通常XFz=1,YFz=0.75-0.9）,，所以在實(shí)踐中,，當(dāng)需切除一定量的金屬層時(shí)，為了提高生產(chǎn)率,，采用大進(jìn)給切削比大切深切削較省力又省功率,。

（2）切削速度vc (圖2.20）
1）加工塑性金屬時(shí)，切削速度Vc對(duì)切削力的影響規(guī)律如同對(duì)切削變形影響一樣,，它們都是通過(guò)積屑瘤與摩擦的作用造成的,。（以車(chē)削45鋼為例，見(jiàn)下圖）

2） 切削脆性金屬時(shí),，因?yàn)樽冃魏湍Σ辆^小,，故切削速度Vc改變時(shí)切削力變化不大。

3,、刀具幾何角度

（1）前角：前角增大,，變形減小，切削力減小。
（2）主偏角：主偏角Kr在300-600范圍內(nèi)增大,，由切削厚度hD的影響起主要作用,，使主切削力Fz減小,；主偏角Kr在600-900范圍內(nèi)增大,，刀尖處圓弧和副前角的影響更為突出，

故主切削力Fz增大,。
一般地,，Kr=600-750,所以主偏角Kr增大，主切削力Fz增大,。(圖2.22）

實(shí)踐應(yīng)用,，在車(chē)削軸類(lèi)零件，尤其是細(xì)長(zhǎng)軸,，為了減小切深抗力Fy的作用,，往往采用較大的主偏角κr>600的車(chē)刀切削。

(3)刃傾角λs：λs對(duì)Fz影響較小,，但對(duì)Fx,、Fy影響較大。
λs 由正向負(fù)轉(zhuǎn)變,，則Fx減小,、Fy增大。
實(shí)踐應(yīng)用,，從切削力觀點(diǎn)分析，切削時(shí)不宜選用過(guò)大的負(fù)刃傾角λs,。特別是在工藝系統(tǒng)剛度較差的情況下,，往往因負(fù)刃傾角λs增大了切深抗力Fy的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。

4,、其它因素
（1）刀具棱面：應(yīng)選較小寬度,使Fy減小,。
（2）刀具圓弧半徑：增大，切削變形,、摩擦增大,，切削力增大。
（3）刀具磨損：后刀面磨損增大,，刀具變鈍,，與工件擠壓、摩擦增大,，切削力增大,。