§ 183. Силы резания

Сопротивление металла снятию стружки преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности резца. Величина этой силы зависит от рода обрабатываемого материала, размера срезаемой стружки, углов заточки резца и других факторов. Так как сила резания в пространстве может быть направлена различным образом, непосредственное измерение и использование ее для практических целей затруднительно. Поэтому сила резания Р обычно раскладывается на три взаимно-перпендикулярные со­ставляющие Р_x, Р y,Р_z (фиг. 308, а), действующие в направлениях, наи­более важных с точки зрения условий работы станка и инструмента.

Составляющая Р действует в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением скорости резания, и называется вертикальным усилием резания или просто усилием резания. По составляющей Р_x определяются расход мощности на резание, величина крутящего момента на шпинделе и производится расчет на прочность элементов станка.

Составляющая Р_х действует в горизонтальной плоскости, совпадает с направлением продольной подачи и называется усилием подачи или осевым усилием. Величина усилия подачи колеблется в пределах от % до 1,0 Р_z. По величине Р_y производят расчет на прочность звеньев механизма подачи станка.

Составляющая Р действует в горизонтальной плоскости, совпадает е направлением поперечной (радиальной) подачи и называется радиальным усилием резания.

Величина Р_у колеблется в пределах от V₄ до V₂ P_z.

От силы Р_у зависит прогиб обрабатываемой детали, поэтому при обра­ботке тонких и длинных валов для уменьшения величины Р_у необходимо угол в плане φ резца делать больше 45° (до 90°).

Величину силы резания P_z определяют по эмпирической формуле

P_z = C_p*t*S ^yp кг

где С_p — коэффициент, характеризующий заданные условия работы; t — глубина резания в мм;

S — подача резца в мм на один оборот шпинделя; у_р — показатель степени при подаче S. Значение коэффициента С может меняться в зависимости от величины углов заточки резца и качества обрабатываемого металла. Величины С_р и у выбирают по справочнику режимов резания.

Впервые тщательные исследования по установлению зависимости между силой резания Р, подачей s и глубиной резания t провел в 1893 г. проф. К. А. Зворыкин. Для измерения силы резания он применял гидравличе­ский динамометр.

Зворыкин теоретически определил положение плоскости скалывания и величину силы резания.

§ 184. Износ инструментов

В процессе резания инструменты изнашиваются (затупляются). При­чиной износа является трение сбегающей стружки о переднюю поверхность и трение детали о заднюю поверхность инструмента. Интенсивность износа зависит от физико-механических свойств и структуры материала резца и детали, скорости резания, температуры в зоне резания и давления на тру­щихся поверхностях и геометрических параметров режущего инструмента. При обдирочных работах, когда толщина срезаемого слоя больше 0,2 мм, изнашивается главным образом передняя поверхность инструмента, в то время как износ задней поверхности незначителен (фиг. 308, б). Наоборот, при чистовых работах наиболее интенсивно изнашивается задняя поверх­ность.

Фиг. 308.

а — схема разложения силы на три составляющие; 6 — износ резца.

За критерий износа инструмента принимают износ по задней поверх­ности δ, так как от него зависит величина слоя, стачиваемого при переточке инструмента, и изменение диаметра обрабатываемой детали.

Величина допустимого износа δ принимается в зависимости от режима обработки и вида материала детали и инструмента в пределах от 0,3 до 3 мм.

Для резцов, оснащенных твердыми сплавами, допускаемый износ меньше. Так, например, при обточке стали и стального литья допускается износ резцов 0,4—1 мм (в зависимости от подачи).

При обточке твердыми сплавами чугуна в зависимости от подачи допу­скают износ в пределах от 0,8 до 1,7 мм.