Экспериментальные методы определения сил резания

Для экспериментального исследования сил резания при точении существуют две группы методов:

· экспериментальные методы определения главной составляющей силы резания по затрачиваемой на процесс резания мощности. Недостаток методом этой группы является большая сложность определения КПД установки (установки и станка) непосредственно в процессе резания.

· экспериментальные методы измерения одной, двух или трех составляющих силы резания с помощью динамометра различных типов (механических, гидравлических, электрических и др.).

На рис.12 приведена принципиальная схема измерения силы резания при точении.

Рис.12. Принципиальная схема измерения силы резания при точении

· физико-механические свойства металла заготовки и инструмента;

· угловая геометрия металлорежущего инструмента;

· параметры режима резания;

· износ;

· смазочно-охлаждающая жидкость.

В общем случае зависимость силы резания от вышеперечисленных факторов представляется в виде:

P= F( ф.м.с. инстр. и заготовки; угловая геом. инструмента; ППР ; износ; СОЖ).

Влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала

Влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала при расчете главной составляющей P_z силы резания учитывается коэффициентом Км, показывающим, во сколько раз составляющая P1_z при обработке данной стали обработке больше (или меньше) силы резания, возникающей при точении стали с пределом прочности _в =75 кгс/мм².

Экспериментально найдена следующая зависимость при точении стали её твердосплавным инструмент P_z = К_м P1_z, где К_м = (_в/75)^0,35.

Точных зависимостей величины силы резания от физико-механических свойств обрабатываемого материала до сих пор не найдено.

По этой причине при практических расчетах используются экспериментальные зависимости:

Pz = Cz× (HB)^x1 ; Py = Cy× (HB)^x3; Px = Cx×(HB)^x2 ,

где Cz, Cy, Cx и показатели x1, x2, x3 , зависящие от физико-механических свойств обрабатываемого материала и от условий обработки выбираются по справочнику.

Влияние параметров режима резания

С увеличением глубины резания и подачи сила резания возрастает, так как увеличивается объём деформируется, растут силы трения. Однако это влияние проявляется по-разному. Если увеличить глубину резания вдвое при прочих равных условиях, то сила резания возрастает также вдвое, а увеличение подачи вдвое сила резания увеличивается лишь на 70 %. Это объясняется тем, что при увеличении подачи усадка стружки уменьшается, а в то же время как изменение глубины резания не оказывает влияние на усадку стружки.

Значительно меньшее влияние на силу резания оказывает скорость резания, С увеличением скорости резания силы резания уменьшается, это связано с уменьшением степени деформации.

В общем случае влияние элементов резания на силу резания для заданной угловой геометрии металлорежущего инструмента, заданного сплава (металла) заготовки, определенного износа и СОЖ на основе многочисленных экспериментов зависимость силы резания от параметров режима резания (V, S_o , t) можно представить в виде

Pz = Cp_z × V^m ×Sⁿ× t^k

где Cp_z, m ,n, k - эмпирические постоянные (определяются из эксперимен-тов).

В константе Cp_z учитываются влияние физико-механических свойств материала заготовки и инструмента, СОЖ, угловой геометрии, а также износа инструмента.

Значения коэффициентов m, n, k определяют по справочнику.

В частности, при обработке сталей твердосплавным инструментом коэффициенты m=1,0; n=0,75; k=-0,15.