Силы в процессе резания

Тема 7.

Силы в процессе резания.

Для осуществления резания к инструменту должны быть приложены

силы, которые определяются сопротивлением металла стружкообразованию. В результате сопротивления деформированию- возникают реактивные силы, действующие на рабочие поверхности лезвия со стороны обрабатываемого

материала (рис.22): сила упругого и пластического деформирования Р1

действующая перпендикулярно передней поверхности инструмента; сила Р2,

действующая перпендикулярно главной задней поверхности инструмента. В результате относительного перемещения инструмента и заготовки на передней и задней поверхностях инструмента действуют силы трения Т1 =

μ1 Р1 и Т2 = μ2 P2, где μ1 и μ2 - коэффициенты трения соответственно стружки о переднюю поверхность лезвия и задней поверхности лезвия о заготовку. Считая клин режущего инструмента абсолютно жестким телом, после сложения всех действующих на него сил можно получить равно-

действующую силу Р. Для практических целей обычно рассматривается не

сама сила Р, а ее составляющие.

[pic 1]

Рис. 22. Схема сил, действующих на резец

 При точении силу Р раскладывают на три составляющие, действующие

вдоль осей, принятых в теории резания (рис. 23). Такими осями для токарного станка являются: ось Х – линия центров станка; ось Y – линия перпендикулярная к линии центров станка; ось Z – линия перпендикулярная к плоскости Х Y.

[pic 2]

Рис. 23 Разложение силы резания на составляющи.

Главная (касательная) составляющая силы резания Рz совпадает по

направлению со скоростью главного движения резания в вершине лезвия. С

учетом силы Рz рассчитывают на прочность детали и узлы коробки скоростей

станка, а также прочность резца.

Радиальная составляющая силы резания Ру направлена по радиусу

вращательного движения резания в вершине лезвия (перпендикулярно оси

заготовки). Эта составляющая определяет силу отжима резца от заготовки и

прогиб заготовки, влияющие на точность изготовления детали; по силе Ру

рассчитывают на прочность механизм поперечной подачи.

Осевая составляющая силы резания Рх действует параллельно оси

главного вращательного движения резания. По этой силе рассчитывают

механизм продольной подачи станка и изгибающий момент, действующий на

стержень резца Мх. По величине суммарного изгибающего момента от сил Pz и Рх рассчитывают на прочность крепежную часть резца. Равнодействующая силы определяется как сумма векторов трех составляющих (диагональ параллелепипеда): Р = √Р2z + Р2v + Р2x . В некоторых случаях одной из двух составляющих Рх или Рy может и не

быть. Например, при разрезании заготовки отрезным резцом отсут-

ствует сила Рх, тогда Р = √Р2z + Р2У; при обработке резцом с углом в плане

φ = 90° и λ, = 0 отсутствует составляющая Ру, тогда Р = √Р2z + Р2х .

Соотношение между величинами Pz, Py, Рх зависит от геометрических

параметров лезвия инструмента, элементов режима резания (v, S, t), физико-

механических свойств обрабатываемого материала, износа резца, условий

обработки и приближенно равно Pz,: Py,: Рх =1:(0,5 ...0,3) : (0,4... 0,25).

Тогда Р = (1,1 ... 1,15)∙ Pz. Поэтому силу Pz называют главной составляющей

силы резания. Мощность (кВт), расходуемая на резание, складывается из

мощностей, затрачиваемых на преодоление трех составляющих сил

резания:

Nez + Ney+ Nex = (Pz ∙v / 60∙102) + (Py ∙ n ∙ Sпоп / 60∙102 ∙1000) +

+ (Pх ∙ n∙ Sпр / 60∙102 ∙1000),

где v – скорость резания, м∕ мин; n – частота вращения заготовки, мин -1;

Sпоп и Sпр – соответственно поперечная и продольная подачи инструмента,

мм∕об. При обработке цилиндрической поверхности на токарном станке

перемещение жестко закрепленного резца в направлении силы Py не