切削力是切削刀具對材料進(jìn)行加工時受到的阻力。根據(jù)以CNC數(shù)控機(jī)床為主的制造機(jī)器所使用的切削工藝（例如車削、銑削和鉆削等），切削力的方向和幅度各不相同。（參考下方圖所示的車削中的切削力）。對該等高動態(tài)的切削力進(jìn)行測量和分析，有助于優(yōu)化切削工藝。

▲如圖示所示，車削時產(chǎn)生正交力分量Fc、Ff和Fp。圖中也顯示了向量和力分量Fa和合力R。

如何測量切削力？

測量加工工藝中的切削力可采用多種技術(shù)，其中，測力計是最有效、最可靠的工具。部分測力計可基于壓電效應(yīng)進(jìn)行測量。但是，使用適合的力傳感器或內(nèi)置于加工刀具零部件中的載荷單元（例如應(yīng)變計和壓電式傳感器），也可以定制集成解決方案。用于切削力測量的壓電式測力計主要有三種：靜態(tài)三分量測力計，靜態(tài)六分量測力計，以及旋轉(zhuǎn)四分量測力計。

▲切屑形成時（例如在車削過程中）會產(chǎn)生高切削力。高速和高強(qiáng)度變形則會產(chǎn)生很大的力和熱量。

為什么測量切削力？切削力測量結(jié)果有何用途？

在切削工藝中，刀具承受很高的機(jī)械、熱量和化學(xué)壓力，影響切削表現(xiàn)和刀具壽命。如今，金屬切削仍是最重要的加工工藝，是制造各種技術(shù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。除可信賴的品質(zhì)外，制成品還應(yīng)兼具成本效益。因此，業(yè)界對切削工藝的要求不斷提高。對切削工藝的深入了解是滿足這些要求的必要條件。切削工藝中，關(guān)鍵指標(biāo)包括作用力和作用扭矩。

開發(fā)新刀具時，更應(yīng)了解其表現(xiàn)，奇石樂Kistler切削工藝中會產(chǎn)生哪些切削力？刀具在不同條件下的表現(xiàn)如何（工藝穩(wěn)定性）？如何設(shè)計刀具才能避免峰值力（服務(wù)壽命）并且保證加工工藝的快速、高效運(yùn)行？

▲使用奇石樂91129AA測力計測量切削力。壓電式測力計能夠提供與實(shí)際工藝有關(guān)的寶貴信息，是實(shí)現(xiàn)可靠、高效、可復(fù)現(xiàn)制造工藝的基礎(chǔ)。

只有保證刀具開發(fā)過程中的精準(zhǔn)測量，才能實(shí)現(xiàn)工藝可靠性，避免出現(xiàn)殘次品。例如，銑削鐘表外殼時，制表商需確保加工工藝能夠在持續(xù)接觸的條件下順利、穩(wěn)定進(jìn)行，并且刀具不會過度應(yīng)力。

將切削力/扭矩測量應(yīng)用于CNC數(shù)控機(jī)床的先進(jìn)編程中，構(gòu)建智能加工策略，這種方式正得到日益廣泛的應(yīng)用。切削力信號可通過多種方式連接到機(jī)床，用于改善切削工藝，提高可追溯性，確保可持續(xù)加工運(yùn)行。

因此，分析刀具磨損情況（即測量和分析刀具的機(jī)械載荷）是實(shí)現(xiàn)以下幾個目標(biāo)的基礎(chǔ)：

■ 改進(jìn)切削工藝

■ 改良切削刀具（幾何形狀，涂裝）

■ 改進(jìn)輔助設(shè)備（例如冷卻液）

■ 確定機(jī)床結(jié)構(gòu)和零部件尺寸

■ 驗證工藝模型和模擬

■ 將被測力納入車床控制系統(tǒng)，開展智能編程

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要：

■ 測量和分析塑性加工工藝中的施加力

■ 識別特征常量，即與機(jī)械加工性有關(guān)的特定力

■ 提供與工藝進(jìn)給能量有關(guān)的信息

■ 在數(shù)控（NC）機(jī)床中使用先進(jìn)的編程命令，例如同步動作等

壓電式測力計廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)和工業(yè)研發(fā)中，用以測量、分析和優(yōu)化加工工藝。