§ 7. Силы резания и мощность, затрачиваемая

на резание при точении

1. Силы резания при точении. Срезая стружку, резец преодо­левает сопротивление обрабатываемого материала резанию и силы трения стружки о переднюю поверхность резца и задних его по­

верхностей об обрабатываемую заготовку. Равнодействующую сил, действующих на резец, называют равнодействующи, силой резания R. Ее величина и направление в пространстве под влиянием ряда факто­ров (неоднородной структуры и твердости заготовки, непостоянства сечения срезае­мого слоя и др.) переменны. Поэтому обыч­но используют ее составляющие Р_х, Р_у, Р_г, полученные разложением силы R по трем взаимно перпендикулярным осям (рис.

VI.10).

Рис. VI. 10. Схема сил ре­зания при точении

Сила Р_г, действующая в плоскости реза­ния в направлении главного движения, на­зывается касательной или вертикальной еоставляющей силы резания.

Сила Р_у, действующая перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки, называется радиальной составляющей силы резания.

Сила Р_х, действующая вдоль оси заготовки параллельно на­правлению продольной подачи, называется осевой составляющей силы резания или силой подачи.

Равнодействующая R по величине и направлению может быть определена как диагональ параллелепипеда, построенного на со­ставляющих силах, и найдена из выражения

R^Vpl + Pl + PlK.

По силе Р_г определяют крутящий момент на шпинделе станка, мощность, расходуемую на резание, производят динамический рас­чет коробки скоростей. Поэтому иногда ее называют главной состав­ляющей сим резания или просто силой резания.

Крутящий момент на шпинделе станка

Н*м,

М _ ^Рг • ^дзар — 2000

где D_aаг — диаметр обрабатываемой заготовки, мм.

Силу Р_г при точении определяют по эмпирической формуле

Р₂ = C_Pzf^p^Kp_z н,

где Ср_г — коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала;, t — глубина резания, мм; s — подача, мм/об; Кр_г — обобщенный поправочный коэффициент на измененные условия обработки в сравнении о теми, для которых дано значение С_Рг.

Значения Cp_z, Кр_г, х_Р, ур для различных материалов и кон­кретных условий обработки приведены в справочниках.

Сила Р_у стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформиро­вать ее. Это уменьшает точность обработки, может изменить форму детали. Силу Р_у нужно знать для расчета на прочность станины и суппорта, а силу Р_х—для расчета механизма подачи станка.

Значения Р_х и Р_у могув быть найдены из эмпирических фор­мул подобно тому, как это делалось для определения P_z. Но в практике величины Р_х и Р_у обычно берут в частях от Р_г. Соот­ношения сил P_XIP_Z и Р_У1Р₂ не постоянны, а изменяются в¹ зави­симости от геометрических параметров резца, элементов режима резания и износа резца. При точении острым резцом с геомет­рическими параметрами у = 15°; ср = 45°; % = 0° соотношение сил таково: Р_у « 0,3 ... 0,5 Р_г\ Р_х « (0,15 ... 0,3) P_z. С увеличением угла ф сила Р_у уменьшается, поэтому легко деформируемые длинные и тонкие детали обрабатывают резцами с большими углами в плане, вплоть до <р = 90°, при котором сила Р_у мини­мальна.

С увеличением подачи отношение Р_х/Р_г увеличивается.

2. Мощность, затрачиваемая на резание при продольном точе­нии, называется эффективной мощностью

N = ^P*^v 4- кВт

^е 60 • 10³ ^ 60 • 10⁶ ’

где п — частота вращения заготовки, мин^-1.

Мощность от силы Р_х составляет 1 ... 2 % от всей мощно­сти. Поэтому ею пренебрегают и мощность N_e определяют по формуле

N — ^PzV кВт ^Пе ~ 60 • 10®^кст>

Мощность, расходуемая электродвигателем, Л/_э = — » где г] — КПД станка, равный 0,7 ... 0,8.