铣削中的切削力测量

铣削过程会产生哪些切削力?

铣削中的切削力指作用切削力Fc,Fc为切向力,也是铣削过程中最重要的力之一(如下图1所示)。Fc可通过多种方式计算得出,具体取决于测力计的类型,以及可直接测得的力分量。

如何测量铣削中的切削力?

测量铣削中的切削力,既可使用固定式测力计,也可使用旋转式测力计(RCD)。

如何使用固定式测力计测量铣削中的切削力?

使用固定式测力计开展测量时,需将测力计安装在机床工作台上,并将工件固定在测力计上方。为减少作用在测力计上的附加质量,进而降低该等质量对测力计造成的动力学负面影响,可使用螺栓将工件直接紧固于测力计上,而无需使用较重(且通常刚度较差)的夹具。

如下方图1和图2所示,在铣削中,固定式测力计可直接测量正交力分量中的进给力Ff,法向进给力FfN,以及被动力Fp。主动力Fa则可通过测得的Ff和FfN计算得出。切削力Fc和法向切削力FcN也可通过测得的Ff、FfN和Fp计算得出。

如何使用旋转式测力计测量铣削中的切削力?

将旋转式测力计(RCD)直接插入机床主轴,并通过刀具适配器将刀具与RCD连接起来。RCD与机床主轴相连,因此会随着机床一同旋转。在整个测量过程中,妥善安装的多分量传感器可直接测量主轴力矩Mz

使用RCD测力时,坐标轴也会旋转;使用固定式测力计时,坐标轴则保持不动。如图2所示,固定式测力计测得的Fx和Fy以绿色箭头表示,RCD测量得的Fx和Fy以蓝色箭头表示。

使用RCD进行测量时,可根据力Fxv和Fy计算得出作用于加工面的主动力Fa。根据主轴力矩Mz、刀具半径和主动力Fa,则可计算得出切削力Fc和法向切削力FcN

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