9. Основные сведения о силах, действующих на резец, и о мощности резания

Силы, действующие на резец. При снятии стружки с обрабатываемой детали резцу необходимо преодолеть силу сцепления частиц металла между собой. Когда режущая кромка резца врезается в обрабатываемый материал и происходит отделение стружки, резец испытывает давление со стороны отделяемого металла (рис. 55).

Сверху вниз на резец давит сила Р_z, которая стремится отжать резец вниз и изогнуть деталь вверх. Эта сила называется силой резания.

В горизонтальной плоскости в направлении, противоположном движению подачи, на резец давит сила Р_х, называемая осевой силой, или силой подачи. Эта сила при продольном точении стремится отжать резец в сторону задней бабки.

В горизонтальной плоскости перпендикулярно к направлению подачи на резец давит сила Р_y, которая называется радиальной силой. Эта сила стремится оттолкнуть резец от обрабатываемой детали и изогнуть его в горизонтальном направлении.

Все перечисленные силы измеряются в килограммах.

Самой большой из трех сил является вертикальная сила резания: она примерно в 4 раза больше силы подачи и в 2,5 раза больше радиальной силы. Сила резания нагружает детали механизма передней бабки; она нагружает также резец, деталь, вызывая в них часто большие напряжения.

Опытами установлено, что сила резания зависит от свойств обрабатываемого материала, размера и формы сечения снимаемой стружки, формы резца, скорости резания и охлаждения.

Для характеристики сопротивляемости различных материалов резанию установлено понятие коэффициента резания. Коэффициентом резания К называется давление резания в килограммах, приходящееся на квадратный миллиметр сечения среза, измеренное при определенных условиях резания:

Глубина резания t.............5 мм Подача s......................1 мм/об Передний угол γ..................15° Главный угол в плане φ.......45° Режущая кромка резца — прямолинейная, горизонтальная Вершина резца закруглена радиусом r = 1 мм Работа производится без охлаждения

В табл. 3 приведены средние значения коэффициента резания для некоторых металлов.

Таблица 3

Средние значения коэффициента резания к при точении

Если известен коэффициент резания К, то, умножив его на площадь поперечного сечения среза f в мм², можно найти приблизительную величину силы резания по формуле

Р_z = Kf кг. (8)

Пример 5. На токарном станке обтачивается вал из машиноподелочной стали с σ_b = 60 кг/мм². Определить силу резания, если глубина резания t = 5 мм, а подача s = 0,5 мм/об. Решение. По формуле (8) сила резания

Р_z = Kf кг. (8)

Определяем величину f:

f = ts = 5x0,5 = 2,5 мм².

По табл. 3 находим значение К для машиноподелочной стали с σ_b = 60 кг/мм²:

K = 160 кг/мм²

. Следовательно,

_z = Kf = 160x2,5 = 400 кг.

Мощность резания. Зная силу резания и скорость резания, можно узнать, какая требуется мощность для срезания стружки данного сечения. Мощность резания определяется по формуле

(9)

где N_peз — мощность резания в л.с.; Р_z — сила резания в кг; v — скорость резания в м/мин.

Мощность электродвигателя станка должна быть несколько больше мощности резания, так как часть мощности электродвигателя затрачивается на преодоление трения в механизмах, передающих движение от электродвигателя к шпинделю станка.

Пример 6. Определить мощность резания для обтачивания вала, рассмотренного в предыдущем примере, если обработка ведется со скоростью резания, υ = 60 м/мин. Решение. По формуле (9) мощность резания

Мощность резания обычно выражается не в лошадиных силах, а в киловаттах (квт). Киловатт в 1,36 раза больше лошадиной силы, поэтому для того, чтобы выразить мощность в киловаттах, нужно разделить мощность в лошадиных силах на 1,36:

и, наоборот,