5.Сопротивление металлов резанию

۞

В процессе снятия стружки резец выполняет работу по преодолению сил сопротивления металла резанию.

В неё входит работа, затрачиваемая на деформирование срезаемого слоя, отрыв стружки от основного металла и преодоление внешних сил трения (трение стружки о переднюю поверхность резца и трение задней поверхности о поверхность резания).

При продольном точении общая сила сопротивления резанию R раскладывается на три составляющие: вертикальную силу P_z, осевую силу P_x и радиальную силу P_y (рис.5).

Вертикальная составляющая, или сила резания P_z, действует вертикально вниз и лежит в плоскости резания.

Сила резания стремится изогнуть резец, и поэтому расчёт резца на прочность ведут по этой силе. Реактивная сила P_z, действующая со стороны резца на заготовку, препятствует вращению заготовки, создавая момент резания:

где D – диаметр заготовки, м.

На преодоление момента резания расходуется крутящий момент, прикладываемый к шпинделю станка от электродвигателя.

Горизонтальная составляющая – осевая сила, или сила подачи P_x направлена в сторону, противоположную направлению подачи. По ней рассчитывают механизм подачи станка.

Вторая горизонтальная составляющая, или радиальная сила P_y, направлена вдоль оси резца. Реактивная сила P_y как бы отжимает заготовку, и по ней определяют необходимую жёсткость крепления заготовки.

Геометрическая сумма этих составляющих сил равна общей силе сопротивления металла резанию:

Величины сил Р_z, P_х, и P_y могут быть различными и зависят от геометрии режущей части резца и режимов обработки. Напри­мер, чем больше будет главный угол в плане φ, тем меньше величи­на P_y и соответственно больше величина Р_х. При увеличении глубины резания и подачи возрастает общая сила сопротивления реза­нию, все её составляющие силы.

Самая большая из сил, действующих на резцы, это сила реза­ния Р_z, по которой определяют расход мощности на резание и рас­считывают на прочность механизм главного движения станка.

Мощность резания, или эффективную мощность N_эф, при точении можно определить, зная силу резания Р_z и скорость реза­ния v.

г де Р_z измерена в Н, v - м/мин.

П р и м е р. Определить эффективную мощность N_эф, необхо­димую при обработке вала, если вертикальная сила резания Р_z = 9560 Н, скорость резания v = 30 м/мин.

Р е ш е н и е. Эффективная мощность резания:

Р_z · v 9560 · 30

N_эф = = = 4,78 кВт.

60 · 1000 60 · 1000

По аналогичной формуле определяется и мощность резания при сверлении, фрезеровании и других видах обработки резанием. На­пример, при сверлении силы, действующие на сверло, суммируются и образуют силу, направленную вдоль оси сверла (Р_х), и окруж­ное усилие (Р_у) (силу, препятствующую вращению сверла).

Мощность резания рассчитывается по окружному усилию (Р_у).

Мощность станка (токарного, сверлильного и др.), создаваемая электродвигателем (N_дв), расходуется не только непосредственно на процесс резания, но и на преодоление сил трения в механизмах передач движения, поэтому для определения потребной мощности электродвигателя учитывают коэффициент полезного действия всей кинематической цепи станка:

Вопросы:

1.Силы, действующие на резец при точении.

2.Составляющие этих сил при продольном точении.

3.Определение момента резания.

4.Факторы, от которых зависят величины сил, действующих на резец.

5.Определение мощности резания.

6.Расчет потребной мощности станка.