38. Сила резания при сверление.

Рассмотрим осевую силу, крутящий момент и мощность при сверлении

Схема сил, действующих на сверло в процессе резания В процессе резания на сверло действует осевая сила P₀, которая складывается из следующих составляющих (рис.8):

где P_x – силы сопротивления на главной режущей кромке;

P_п – силы сопротивления на поперечной кромке;

P_тр – силы трения, действующие на вспомогательной режущей кромке.

Наибольшая часть осевой силы приходится на поперечную кромку (Р_п=57%), на режущую кромку несколько меньше (Р_х=40%) и наименьшая – на вспомогательную кромку (Р_тр=3%).

Осевая сила противодействует движению подачи. По ней рассчитывают на прочность детали механизма подачи станка. При больших вылетах осевая сила вызывает продольный изгиб сверла.

Осевую силу можно рассчитать по формуле:

C_P – коэффициент, зависящий от свойств инструментального и обрабатываемого материалов и условий резания;

x_р , y_р – показатели степени влияния соответственно диаметра и подачи на осевую силу.

k_P – коэффициент на измененные условия резания.

Более точно осевую силу можно определить, исходя из формул для токарной обработки. Принимая во внимание соотношение сил P_X и P_П и пренебрегая силой P_ТР из-за ее малой величины, можно записать: P₀=2,5 Рx.

Подставляя в данное выражение формулу для расчета составляющей силы Р_х при токарной обработке, получим

.

Учитывая выражения для определения толщины и ширины срезаемого слоя при сверлении и угол в плане j, окончательно получим:

_\

Значения коэффициента Ср, показателей степени x, y и коэффициента Кр берутся из таблиц для токарной обработки ( аналогично и для других формул, которые будут рассматриваться далее).

Крутящий момент при сверлении будет образовываться следующими силами (рис.9):

Схема сил, образующих крутящий момент при сверлении

М=М_Pz+M_Pzп+М_Pzтр,

где М_Рz – момент от сил Р_z, действующих на главных режущих кромках;

М_Рzп – момент от сил Р_zп, действующих на поперечной кромке;

М_Рzтр – момент от сил трения, действующих на вспомогательных режущих кромках.

Большая часть крутящего момента приходится на главные режущие кромки (М_Рz составляет 80%). На долю момента от сил трения приходится 12% и наименьший вклад в крутящий момент вносят силы Р_zп (доля М_Рzп составляет 8%).

Эмпирическая формула для определения крутящего момента имеет вид:

,

где С_м, х_м, y_м и k_м – коэффициенты и показатели степени аналогичные как в формуле для определения осевой силы Р_о.

Определим крутящий момент исходя из формул для токарной обработки.

Учитывая соотношение моментов от сил резания, можно записать:

М=1,25 М_Pz=1,25 P_z (D/2).

Подставляя в данное выражение формулу для расчета силы Р_z и толщины и ширины срезаемого слоя, получим:

По крутящему моменту рассчитывают на прочность и жесткость шпиндель и детали механизмов привода главного движения станка.

Силы Р_у, действующие на обоих главных режущих кромках сверла (рис.10) и направленные на встречу друг другу, теоретически должны уравновешиваться. Однако, вследствие неточности заточки сверла (неодинаковой величине углов и длин главных режущих кромок) силы Р_у не равны. Неравенство данных сил приводит к “разбиванию” отверстия (увеличению диаметра отверстия по сравнению с диаметром сверла). “Разбивание” отверстия вызывает другую погрешность – увод оси сверла от геометрической оси отверстия.

39 Элементы режимов резания при сверлении и рассверливании.

Элементы резания при сверлении. В процессе образования отверстий на сверлильных станках сверло одновременно совершает вращательное и поступательное движения. При этом режущие кромки сверла срезают тонкие слои металла у неподвижно закрепленной заготовки, образуя стружку, которая, завиваясь и скользя по спиральным канавкам сверла, выходит из обрабатываемого отверстия. Чем быстрее вращается сверло и глубже перемещается вдоль оси за один оборот, тем быстрее осуществляется процесс обработки.

Частота вращения сверла и его диаметр характеризуют скорость резания, а перемещение его вдоль оси за один оборот определяет толщину срезаемой стружки.

Сверло по сравнению с другими режущими инструментами работает в довольно тяжелых условиях, так как при сверлении затрудняется отвод стружки и подвод смазочно-охлаждающей жидкости.

В отличие от резца сверло является не однолезвийным, а многолезвийным режущим инструментом. В процессе резания при сверлении участвуют не только два главных лезвия, но и лезвие перемычки, а также два вспомогательных лезвия, находящихся на направляющих ленточках сверла, что весьма усложняет процесс образования стружки.

В начале обработки передняя поверхность сверла сжимает прилегающие к ней частицы металла. Затем, когда давление, создаваемое сверлом, становится большим, чем силы сцепления частиц металла, происходит их отделение от обрабатываемой поверхности и образование элементов стружки.

При обработке пластичных металлов (сталей) резанием образуются три вида стружки; элементная (скалывания), ступенчатая, сливная, а при обработке малопластичных металлов (чугун, бронза) —стружка надлома. При сверлении образуются два вида стружки: сливная и надлома. Срезаемая стружка значительно изменяет свою форму (увеличивается по толщине и укорачивается по длине). Это явление называется усадкой стружки.t=D/2

Рассверливание позволяет получить более точные отверстия и уменьшить увод сверла от оси детали. При сверлении отверстий большого диаметра (свыше 25-30 мм) усилие подачи может оказаться чрезмерно большим. Поэтому в таких случаях сверление производят в несколько приемов, т. е. отверстие рассверливают. Режимы резания при рассверливании отверстий те же, что и при сверлении.t=(D-d)/2