卧式带锯床主切削力计算公式的探讨

卧式带锯床主切削力计算公式的探讨 前 言 对于八十以后才在我国得到迅速采用的带锯床下料这种节能的下料方法，其切削参数应如何选择，目前研究还不够深入。因此对于卧式带锯床下料工艺的机理进行研究，找出一个反映卧式带锯床下料切削力大小的切削力计算公式是正确使用和 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 卧式带锯床十分重要和迫切的课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 由于研究和实验的条件有限，我们只能根据工作中的实践经验和有限的实验数据，参照切削原理的理论，借鉴其他加工工艺的切削力计算公式，推倒出适用于卧式带锯床的切削力计算公式。由于实验研究还有局限性，我们将实验时采集的机床 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 G4030的实验数据附在公式后面。 我们的研究，侧重于解决工作中的问题，不做深入的理论研究。我们推倒出的计算公式用于G4030卧式带锯床，准确性是较高的。应用于它也可以解决其他型号带锯床生产中的问题。 1、 卧带的切削力及主切削力的计算公式 1、卧式带锯床的切削力 卧式带锯床的切削工具是带锯条，在切削时带锯条作直线运动并从上向下作进给运动切削工件。切削力为P， 如图一。我们将切削 力P分解为相互垂直 的三个分力：Pz、Py、 Px。由于带锯条是多 齿参加切割的，因此 P（Pz、Py、Px）是 合力。 其中Px我们称它为横向分力，对于正齿，它大小相等，而方向相反，而对于斜向分齿它只有一个方向，左右分齿的方向相反，组成一个力矩，在切割面上留下幽纹，本文不进行叙述。 Py我们称它为走刀抗力，和带锯条的进给运动的方向相反，本文将提及。 Pz我们称它为主切削力，与带锯条的主运动方向相反，是本文的论述重点。 2、主切削力Pz的计算公式 我们研究和实验后，推导出的每齿主切削力的计算公式为： Pzc=1626.6H K 单位为牛（N） 式中 Pzc 为每齿主切削力 Sc 为每齿进给量 单位为mm m 为与进给力大小有关的指数 H 为带锯条的总分齿量 单位为mm K 为与被切材料有关的系数 根据实验，当进给力为650N时，m取0.75 当进给力为800N时，m取0.70 当进给力为1000N时，m取0.62 实验时我们选用σb=65kgf/mm2,HB为197的45号钢为被切割材料，K=1。 实验时我们选用总分齿量为1.5mm的带锯条，H=1.5mm。因此，公式简化为： Pzc=2440 ………………………公式1 公式1中的Sc可由Sc=60Db/1000vt公式求出。 其中D为工件直径,单位为mm， v为切削速度，单位为m\min， b为带锯条齿距，单位为mm， t为切割整个工件的时间，单位为sec， 最大同时切割齿数为D/b。 因此我们可以将已知的条件代入公式1并乘以最大同时切割齿数，得到比较实用的计 算公式为： Pzmax=295.8XD1+m·b-(1-m) ·V·t………………………公式2 2、 主切削力计算公式推导过程的简述 1、卧带主切削力计算公式的推导，我们不能期望和其它加工工艺一样使用实验设备和测量手段，而只能从机床、工件和刀具三方面的相互作用的关系着手，并借用其它工艺方法已取得的公式进行比较和修正，通过分析和实验来完善。 1-1.我们的实验均在G4030卧式带锯床上进行，它的主电机功率为2.2KW，有25，31，40，50，63和80m\min六种切削速度，锯架的进给运动是在重力的作用下绕回转中心向下转动，我们将它近似的视为匀速的向下的平行运动。 1-2.工件的材质和硬度的不同，锯削时产生的切削力也不同，实验时，我们均采用σb≦65kgf/mm2,即637N/mm2的同一材料。 1-3.切割工具为一边开有锯齿的环行带锯条。我们采用多种规格中的最常用的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 齿齿形，斜向分齿，带宽为25mm,厚度为0.9mm，齿深为3.15mm，分齿量为0.3mm，总分齿量为1.5mm，齿距为每吋4齿（6.35mm）的带锯条。 1-4.带锯条下料一定要用切削液，实验证明好的切削液比差的切削液可使带锯条的使用寿命提高27%以上，我们采用sy-4切削液，暂时避开这一影响因素。 2、作为切削工具的带锯条，是我们推导卧带主切削力计算公式的重要因素，我们要仔细的了解。 2-1.带锯条的锯齿是由铣齿机成形铣出，而左（右）分齿是由分齿机压出。它的要素如图二。 由图二可以看出从正齿到正齿（或从左向分齿到左向分齿）的距离是三倍齿距，也只有通过正、左、右三个齿才能在工件上切出等于总分齿量的切口。 2-2.我们将带锯条的齿部放大若干倍，并假定斜向分齿是从齿根部起偏转一角度β并作图如图三。 由sinβ=0.3/3.15 , β=5˚28’,可以算出右向分齿的右2角较正齿刃低0.057mm，右1角较正齿刃高0.028mm。这个假定和实际有误差，用于粗略的计算是可以的。可以看出，除正齿承担切槽的功能外，右1角和左2角也参与切槽的功能，而左右斜向分齿的左1角和右2角部分是承担切除宽度为分齿量0.3mm的切割端面的功能。 2-3.根据2-1，2-2两点的分析，我们确定以正、左、右三个齿一组来计算切削力。其中左（右）斜向分齿的伸出部分的切割情况如图四，它的切割宽度为0.3mm，它的切割深度为三倍每齿进给量，切割形式近视于刨削平面。 一组锯齿中的正齿的切割情况和刨槽相似，见图五，切割宽度为0.9mm，切割深度为三倍每齿进给量，由于斜向分齿的左1、右2角部分参与切割槽的功能，它的切割宽度约为0.3mm，因此我们将它化为两个部分，中间的0.3mm部分，有三个锯齿的切割，它们的切割深度为单齿进给量，其余的0.9-0.3=0.6mm部分只有正齿切割，它的进给量为三倍每齿进给量。 一组锯齿的切割情况，经过这样的分析，可借用刨削的公式。 3、从第二点的叙述，我们可以借用刨削加工的切削力计算公式，从《金属机械加工工艺人员 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 》（上海科学技术出版社）P736查得刨平面的切削力公式为： PZ=191 t s0.75(kgf) 即PZ=1872 ts0.75(N) ………………………公式3 从《金属机械加工工艺人员手册》（上海科学技术出版社）P775查得刨槽的切削力公式为： PZ=214t s (kgf) 即PZ=2097.2 ts (N) ………………………公式4 公式4的PZ和s成直线关系，不适合进给量很小的锯削，我们根据《机械工程师进修大学刊授教材第六期》有关论述和参考《金属机械加工工艺人员手册》（上海科学技术出版社）P935拉削切削力的数据，将公式4中的S上加一指数0.75，得 PZ=2097.2 ts0.75(N) ………………………公式5 将2-3点的数据代入公式3和公式5得 PZ每组齿切平面=2X1872X0.3X（3SC）0.75=2560SC0.75（N） PZ每组齿切槽=3X2097X0.3XSC0.75+2097X0.6X（3SC）0.75 =4756SC0.75（N） 这两部分切削力的和即为每组锯齿主切削力，即 PZ组齿=（2560+4756）SC0.75=7316 SC0.75（N）………………………公式6 为了表述上的方便，将每组齿的切削力除以齿数，得到 PZC=2440 SC0.75（N），这只是一个平均值。 3、 切削力计算公式的准确性 1、我们在一定的假设条件下，从工作的实践经验，从有关切削原理的学习体会，从借用刨削加工以有的计算公式这几方面着手推导出了卧带主切削力的计算公式，没有专用的实验设备和检测手段来验证，只能用机床形式实验的不很准确的数据来对照，为此我们用公式PZC=2440 SC0.75（N）的计算值与1999年12月湖南机床厂G4030卧式带锯床的实验数据相比较，在单齿进给量不小于0.003mm和负载功率不是超负荷的情况下，误差不超过4%，可以说是有很高的准确性。见附录一。 2、我们用公式PZC=2440 SC0.75（N）的计算值与2000年7月湖南机床厂G4030卧式带锯床的实验数据相比较，误差值在-20%左右，这两台G4030结构相同，只是2000年7月的样机比1999年12月的样机进给力大15%，因此我们将SC的指数修正为0.7，按PZC=2440 SC0.7（N）进行计算并和实验数据进行比较，误差值不超过4.6%，也是比较准确的。见附录二。 3、从美国引进的样机120A自动卧式带锯床，它的结构和G4030相同，但它有重锤，进给力更大，我们将SC的指数修正为0.62，用公式PZC=2440 SC0.62（N）的计算值与120A自动卧式带锯床的实验数据进行比较，误差值也很小。 4、根据以上的情况，我们将计算公式用PZC=2440 SCm（N）的形式来作为主切削力的计算公式，从这里我们可以看出，卧带的主切削力与进给压力的大小有关，进给压力大，主切削力也大，但不是进给力大，生产效率就高。事实上，在进给压力在650N时，切断Φ150mm的工件最快只用了105sec，而进给压力为800 N时，切断Φ150mm的工件最快也用了111sec， 120A卧带进给力为1000N左右，它的最大生产效率比G4030卧带还要低。 实验证明，进给力只要略大于走刀抗力就可以了，而走刀抗力即Py与PZ的关系为Py/PZ=0.37~0.45。 5、为了使用方便，我们将PZC=2440 SCm（N）计算公式变为：PZ=295.8D1+mb-(1-m) (Vt)-m。因为D、b这两项是已知条件，V可以选定，t可以通过计时得到。 4、 切削力计算公式的应用 1、主切削力的计算公式给出了主切削力与工件直径D、带锯条齿距、切削速度V和切割时间（即生产效率）之间的关系，当这些已知的或可以选定的条件为定值时可以算出PZ的大小。 例如当D=150mm,b=6.35mm,V=50m/min,t=162sec及m=0.75时，PZ=295.8X1501.75X6.35-0.25X（50X162）-0.75=1403（N） 当计算出的PZ值超过了机床允许的最大主切削力时，可以减小PZ或加大b、V、t来减小PZ。 若D和t已定，则可以通过加大或减小b、V来增加或减小PZ，这对选择和合理使用带锯床是很重要的。 我们也可以根据已知条件计算出PZ，从而确定机床的最大主切削力和确定机床的主电机功率，这对于设计带锯床也是十分重要的。 2、在推导切削力的计算公式和实验的过程中，我们发现进给力的大小会影响主切削力的大小，当进给力适当的时候，主切削力不是很大但生产效率最高。对于G4030卧式带锯床进给力为650N时，SC的指数为0.75，为最佳选择。公式2反映了这一关系，我们据此曾建议减小G4025-1卧式带锯床的进给压力，经采用后，解决了原G4025-1卧式带锯床容易断带的问题。我们初步认识是机床的进给压力应控制在最大主切削抗力的一半左右比较好，这一点是值得进一步研究的。 结束语 对于带锯床主切削力计算公式的研究，是我们向这个尚属空白领域的探索性努力，是为了搞好带锯床的设计工作迫使我们利用现有条件开展研究的，我们推导出的这个公式应用在G4030卧式带锯床上是准确的，并使G4030卧式带锯床的加工精度和生产效率方面超过了引进的样机120A卧式带锯床，对于这个公式在其它带锯床上是否适用有待证实。但我们认为是有参考价值的。我们期待进一步的研究可以使推广带锯床下料这项节材节能的工艺方法和设计新的带锯床取得促进作用。 参 考 文 献 [1] 金属机械加工工艺人员手册（上海科学技术出版社） [2] 机械工程师进修大学刊授教材第六期 [3] 国标GB6079.1~2-85 [4] GZ4030卧式带锯床实验数据 附录一 以切削力公式PZC=2440 SC0.75（N）的计算值与1999年12月湖南机床厂G4030卧式带锯床的实验数据相比较。 PZ=PZCD/b D/b=同时切割的齿数。 实验条件 机床和仪器 G4030卧带、三相功率表、秒表、主电机2.2KW、输入2.77KW 试件材料、规格 45号钢、直径Φ150mm，HB197 带锯条规格 27X0.9X6.35（每吋4齿）、M42、SY-4切削液 实 验 数 据 记 录 锯削速度 m\min 63 63 63 63 80 80 80 80 机床空载功率 KW 0.7 0.7 0.7 0.7 0.72 0.72 0.72 0.72 进给速度 格 8 8.3 8.5 9 8 8.7 9.3 9.7 油缸背压值MPa 大/小 0.8/0.32 0.8/0.26 0.8/0.2 0.9/0.18 0.8/0.3 0.8/0.2 0.8/0.16 0.8/0.18 机床负载功率 KW 2.2 2.45 2.5 2.65 2.75 2.9 3.1 3.27 实切功率 KW 1.5 1.75 1.8 1.95 2.03 2.18 2.38 2.55 锯削时间 sec 170 141 141 123 123 113 108 105 实验数据计算值 主切削力Pz N 1135.3 1324.5 1362 1475.8 1209.9 1299.3 1418.5 1519 进给力Py N 439.9 494.9 549.9 659.9 458 549.9 586.5 568.2 Py\Pz 0.39 0.37 0.40 0.45 0.38 0.42 0.41 0.37 计算值 主切削力Pz N 1137.9 1309.1 1309.1 1450.3 1212.5 1291.6 1336.2 1364.7 与实验值的 误差 0.2% -1.2% -0.39% -1.7% 0.2% -0.6% -5.8% -10.1% 注：主电机功率为2.2KW，三相功率表测得得数据为输入功率，既2.2/0.795=2.77KW为满负荷。 上述比较在机床负荷功率<3KW时，误差值较小。 附录二 以切削力公式PZC=2440 SC0.75（N）的计算值与2000年7月湖南机床厂G4030卧式带锯床的实验数据相比较。误差值较大，将SC0.75调整为SC0.70时，误差值较小，分析原因是因为样机的进给力不同，2000年7月的样机较1999年12月的样机进给压力大。 实验条件 机床型号：G4030 带锯条：3840X27X0.9X6.35（每吋4齿）、M42 试切材料：45号钢、直径Φ150mm，HB197 切削液：SY-4切削液 锯削序号 锯削速度m/min 进给速度 格 负载功率输入KW 实切功率输入KW 锯切时间秒 实验主切削力值N SC0.75计算值N 误差% SC0.7计算值 误差% 1 50 3.3 1.12 0.48 740 460 448 -2.6 619 34.6 2 50 4 1.44 0.8 416 768 694 -9.6 932 21.3 3 50 5 1.92 1.28 291 1228 905 -26.3 1193 -2.9 4 50 5.5 2 1.36 246 1305 1026 -21.4 1342 2.8 5 50 6.2 2.24 1.6 189 1535 1242 -19.1 1605 4.6 6 50 6.6 2.48 1.84 165 1765 1384 -21.6 1775 0.6 7 50 7 2.56 1.92 160 1842 1416 -23.1 1812 -1.6 8 50 7.5 2.64 2 152 1919 1472 -23.3 1879 -2.1 9 50 7.5 2.68 2.04 144 1957 1533 -21.7 1952 -0.3 10 50 8 2.72 2.18 139 1966 1573 -20 2000 1.7 11 50 9 2.88 2.24 126 2150 1664 -22.6 2108 -2.0 12 40 9 2.48 1.84 152 2207 1740 -21.2 2197 -0.5 13 63 9 3.36 2.72 111 2071 1566 -24.4 1912 -3.8 共 7 页 第 1 页 _1182748244.unknown _1182748331.unknown