13.4. Характеристики режима резания и сечения срезаемого слоя

К числу основных характеристик режима резания относятся глубина резания t и глубина врезания е, подачи на оборот S₀ , на зуб S_Z, минутная подача S_м, скорость резания v.

Глубина резания t характеризует величину врезания режущей кромки, измеренную перпендикулярно рабочей плоскости. При прямых срезах, т. е. при , глубина резания вместе с углом в плане определяет ширину срезаемой стружки (см. рис. 13.2а).

При обратных срезах, т. е. при , глубина резания более тесно связана с толщиной срезаемого слоя.

При торцовом фрезеровании на вертикально фрезерном станке (см. рис. 13.6.) рабочая плоскость расположена горизонтально и глубина резания измеряется перпендикулярно этой плоскости, т. е. вдоль оси вращения фрезы. При цилиндрическом фрезеровании (см. рис. 13.6) рабочая плоскость расположена вертикально. Глубина резания и в этом случае измеряется вдоль оси вращения фрезы, но в горизонтальной плоскости.

Глубина врезания е измеряется в рабочей плоскости в направлении, перпендикулярном подаче. Этот параметр рассматривают только для таких способов обработки, в которых угол между векторами скорости резания и подачи изменяется, например, для торцового и цилиндрического фрезерования. Глубина врезания инструмента е вместе с его диаметром D характеризует путь режущего лезвия за один оборот, часть траектории, при прохождении которой, зуб находится в контакте с деталью.

Подача характеризуется несколькими различными параметрами. Скорость подачи, как правило, измеряют в мм/мин и называют минутной подачей S_м. Кроме минутной подачи S_м, используют подачу S₀ на один оборот инструмента (или детали) (мм/об) или подачу на один двойной ход (мм/дв. ход), а также подачу на одно режущее лезвие или зуб (мм/зуб) – подачу на зуб S_Z.

Все три перечисленные характеристики измеряют в направлении движения подачи S_м, а следовательно, в рабочей плоскости. Они связаны между собой следующими соотношениями:

, (13.1)

, (13.2)

где n – частота вращения, Z – число зубьев (режущих лезвий) инструмента.

Поскольку в общем случае подача не перпендикулярна скорости резания v и, следовательно, не обязательно находится в основной плоскости, целесообразно рассматривать также нормальную к скорости резания составляющую подачи S_Z – подачу S_ :

. (13.3)

Для точения, например,

(13.4)

а минутная подача

. (13.5)

Скорость резания v при вращательном движении инструмента или детали рассчитывается по формуле

(13.6)

где D и n – диаметр и частота вращения инструмента или детали.

При прямолинейном движении, например, при строгании с длиной хода ползуна L и частотой n, скорость резания v определяется следующим образом:

. (13.7)

При значительном превышении длины главной режущей кромки в сравнении с длиной зачищающей (вспомогательной) кромки, т. е. при

, (13.8)

отклонением скорости v₁ от нормали можно пренебречь (  0), а угол  между диагональю АС и подачей считать равным углу в плане . При этом приближенное (статическое) значение ширины срезаемого слоя b_c вычисляется по простой формуле

. (13.9)

При косоугольном резании (т. е. когда угол  не равен нулю) ширина срезаемого слоя будет несколько больше:

. (13.10)

Толщина срезаемого слоя a может быть охарактеризована: действительной толщиной a_д, действительной максимальной толщиной а_м, действительной средней толщиной а_ср, статической толщиной срезаемого слоя а_с.

Действительная толщина срезаемого слоя a_д измеряется в основной плоскости в направлении скорости стружки v₁, т. е. перпендикулярно диагонали сечения срезаемого слоя. Поскольку в направлении скорости v₁ расстояние между ломаными линиями АВС и ADC переменно, то и действительная толщина срезаемого слоя может быть переменной по ее ширине.

При прямоугольном резании (   толщина срезаемого слоя приближенно оценивается статической толщиной срезаемого слоя а_с = BF, измеренной в направлении нормали к проекции главной режущей кромки:

. (13.11)

При свободном резании (одной прямолинейной режущей кромкой), а также при несвободном резании, не вызывающем отклонения вектора стружки v₁ от нормали к проекции главной режущей кромки на основную плоскость (например, при отрезке, сверлении и др.), используют статические значения толщины и ширины срезаемого слоя ( =, =0).

Рассмотрим определение толщины срезаемого слоя при скрытой (конструктивной) подаче, например при нарезании резьбы метчиком (рис. 13.21).

Рис. 13.21. Схема к определению параметров сечения срезаемого слоя при нарезании резьбы метчиком

Будем считать направление скрытой (конструктивной) подачи S перпендикулярным оси метчика. При этом глубина резания t должна измеряться перпендикулярно рабочей плоскости, т. е. в направлении оси метчика.

За один оборот метчика подъем зуба равен подаче S₀, мм/об:

, (13.12)

где р – шаг резьбы,  – угол заборного конуса метчика.

Поскольку на одном витке резьбы метчика число режущих элементов равно числу зубьев (или перьев) Z, то подача на зуб

. (13.13)

С учетом (13.11) и (13.13) толщина срезаемого слоя при нарезании резьбы метчиком

. (13.14)

Сведения о толщине срезаемого слоя при нарезании резьбы метчиками необходимо учитывать при конструировании метчиков. Так, для машинных метчиков при обработке сталей толщина срезаемого слоя не должна превышать 0,03–0,05 мм, а при обработке чугуна – 0,04–0,07 мм.