切削力計算：評估主軸扭力的重要依據

在加工製程中，正確估算切削力有助於選擇適當的主軸扭力與功率規格。切削力與多個參數密切相關，包括切削轉速、進給率、刀具尺寸及加工材料係數等。以下說明三種主要的切削力計算方式：切削參數、鑽削切削力與銑削切削力。

 

1. 切削轉速與進給率計算

切削轉速（n, rpm）可由下列公式計算：

n = (Vc × 1000) / (π × ØD)

• Vc：切削速度（m/min）
• ØD：刀具直徑（mm）

進給率 (f, mm/rev) 可由下列公式計算：

f = fz × z

• fz：每刃進給量（mm）
• z：刀齒數

 

2. 鑽削切削力與扭力計算

鑽削切削功率（Pc）與扭力（Mc）的估算，可用下列公式：

Pc = (K × D² × n × (0.647 + 17.29 × f)) / 106

Mc = (K × D² × (0.63 + 16.84 × f)) / 100

• K：材料係數（取決於被加工材料）
• D：鑽頭直徑（mm）
• f：每轉進給量（mm/rev）
• n：轉速（rpm）

透過這些公式可估算加工時主軸所需的輸出扭力與功率，避免機械超負荷。

 

3. 銑削切削力與扭力計算

銑削時的功率（Pc）可由下式求得：

Pc = (Kc × ap × ae × Vf) / (60 × 106 × η)

• Kc：單位切削力（N/mm²）
• ap：切削深度（mm）
• ae：切削寬度（mm）
• Vf：每分鐘進給量（mm/min）
• η：機械效率（通常約為0.85～0.95）

銑削扭力（Mc）則為：

Mc = (Pc × 30 × 10³) / (π × n)

      透過此計算可有效預估在特定切削條件下主軸所需的扭力負載，避免因扭力不足導致加工中斷或刀具損壞。