5.1.1 Силы резания

Силы, действующие на переднюю и заднюю поверхности инструмента, дают равнодействующую Р.

Рисунок 66

Для удобства расчётов равнодействующую силу Р раскладывают на 3 составляющие, как показано на рисунке 67.

Рисунок 67

P_x – осевая составляющая;

P_y – радиальная составляющая;

P_z – тангенциальная составляющая.

P_x изгибает резец в горизонтальной плоскости, стремится вывернуть резец из резцедержателя и препятствует движению подачи резца. По ней рассчитывают механизм подачи станка.

P_y отжимает резец от заготовки, а её реакция – заготовку от резца. По ней рассчитывается жёсткость заготовки.

P_z – главная составляющая силы резания. Она изгибает резец в вертикальной плоскости, а реакция силы – препятствует вращению заготовки. По ней рассчитывают резец на изгиб, а также мощность привода главного движения станка.

,

P_z – в Н, V – в м/мин.

.

Между равнодействующими и её составляющими существует соотношение:

,

.

для стали 45, .

5.1.2 Влияние различных факторов на составляющие силы резания

(через усадку стружки)

Режимы резания:

• Скорость резания – влияет на составляющие силы аналогично её влиянию на коэффициент усадки стружки.

Рисунок 70-а

при V₂ – максимальное наростообразование;

при V₃ – нарост исчезает,

при V₁ – начало образования нароста.

• Подача.

Поскольку имеет место снижение усадки стружки, то получается замедление роста составляющих силы резания.

Рисунок 70-б

• Глубина резания.

Поскольку усадка стружки при изменении глубины резания остаётся постоянной, то силы, действующие на резец, примерно пропорционально растут глубине резания.

Рисунок 70-в

Влияние геометрии

Рисунок 71

Рисунок 72

С увеличением f P_x увеличивается, P_y уменьшается, так как равнодействующая в горизонтальной плоскости поворачивается против часовой стрелки (направление всегда перпендикулярно режущей кромке).

• Влияние радиуса сопряжения режущих лезвий.

С увеличением R f_ср. уменьшается.

Рисунок 73

• Влияние износа резца

В случае образования нароста износ резца не оказывает влияния на составляющие силы резания.

В случае отсутствия нароста износ задней поверхности увеличивает силу отжима заготовки P_y.

P_z практически не зависит от износа задней поверхности.

Износ по передней поверхности снижает силы, так как увеличивается g_л за счёт лунки.

Рисунок 74

• Влияние СОЖ

СОЖ уменьшает силы трения и на 10-15% уменьшает силы резания.

5.1.3 Измерение составляющих силы резания

Силы измеряются с помощью динамометров, которые бывают:

• однокомпонентные для измерения P_z;

• двухкомпонентыне для измерения P_z и P_x;

• трёхкомпонетные для измерения P_x, P_y, P_z;

• четырёхкомпонетные, для измерения P_x, P_y, P_z и М_кр.

- упруго-механической системы (до V=5 м/мин);

- гидравлической системы (доV=80 м/мин);

- упруго-электрической системы (скорости не ограничены).

Упругий элемент действует на датчик, который даёт сигнал на прибор через усилитель.

Рисунок 75

Формулы для определения составляющих сил резания:

,

, x>y

,

где C – постоянный коэффициент, зависящий от условий обработки;

z,y,x – показатели, характеризующие степени влияния на силы резания.

В процессе резания возникают вибрации, которые приводят к изменению положения резца по отношению к заготовке и снижается стойкость режущего инструмента. Причины возникновения вибраций:

• Недостаточно жёсткая система СПИД;

• Неуравновешенность деталей узлов станка (при этом «бьют» шестерни, муфты, шкивы);

• Неравномерный припуск на обработку. Это выражается в биении заготовки.

Меры:

• увеличить жёсткость системы СПИД, для этого применяют либо люнеты, либо виброгасители, представленные на рисунках 76, 77.

Рисунок 76 – Люнеты

Рисунок 77