4.8.Контрольные вопросы
1. Характеристика шероховатости поверхности.
2. Виды смазочно-охлаждающих технологических средств.
3. Наклеп поверхностного слоя детали.
4. Остаточные напряжения в поверхностном слое.
5. Вибрации при резании металлов.
5.Силы резания при точении
5.1.Механика резания при точении и строгании
Силы резания определяют не только нагрузку технологической системы резания (станок – приспособление – инструмент - заготовка), но и температуру резания, стойкость режущего инструмента, точность обработки, производительность и потребную мощность.
Под действием силы , направленной вдоль оси режущего клина, последний внедряется в материал (рис. 5.1).
Рис. 5.61. Силы, действующие на режущий клин
Когда давление на клин превзойдет по величине силы трения материала о кромки и силы сцепление частиц материала, наступает разделение материала.
В случае симметричного
расположения кромок относительно его
оси обе кромки производят одинаковое
давление с нормальной силой
на материал по обе стороны и вызывают
его деформацию. Под влиянием реакций
этих силы на боковых гранях клина
возникают силы трения
,
пропорционально нормальному давлению
,
препятствующие внедрению клина в
материал:
,
где - угол трения, - коэффициент трения.
В условиях
несвободного резания на переднюю
поверхность резца со стороны стружки
и изделия действуют нормальная сила
,
вызывающая пластическую деформацию и
сила трения
.
Соответственно на передней поверхности
коэффициент трения обозначается как
.
На задней поверхности соответственно
нормальная сила
и сила трения
(рис. 5.2). Коэффициент трения по задней
поверхности
.
Рис. 5.62. Схема воздействия силовых факторов
Эти четыре силы
уравновешиваются силами, исходящими
от станка: силой
– тангенциальная или главная составляющая
силы резания и
– нормальная составляющая (перпендикулярна
к главной режущей кромке в ее проекции
на основную плоскость).
Проектируя силы с первой по четвертой на направление и , получаем основные уравнения механики резания:
(5.1)
Из первого уравнения
системы (5.1) видно, что сила
затрачивается на преодоление силы
сопротивления пластической деформации
-
,
на преодоление сопротивления по задней
поверхности
и в случае
- частично на преодоление трения по
передней поверхности -
.
Но если
,
то она будет разгружать силу
.
Сила
затрачивается на преодоление сопротивления
поверхностному внедрению и упругому
восстановлению по задней поверхности
–
,
частично на преодоление сил трения по
передней поверхности
при
сила
разгружает силу
.
Сила трения
оказывает значительное влияние на
- т.к. значение
близко к единице
.
Если , то основное уравнение механики резания имеет вид:
Коэффициент трения
- это величина переменная и имеет значение
(в
зависимости от обрабатываемого материала,
резца, режима резания).
5.2.Расчет сил резания исходя из механики резания
Для
расчета сил резания необходимо знать
входные параметры, к которым относятся
силы
1.
Определение силы
– сопротивление пластической деформации.
Определим значение
.
Пользуясь уравнением пластической
деформации:
- закон политропы сжатия,
Рис. 5.63. Определение силы сопротивления пластической деформации
Предположим, что закон пластического сжатия имеет место с самого начала:
;
,
.
Так
как
,
тогда
,
где
- напряжение (нагрузка на единицу площади
поперечного сечения образца).
,
где
- коэффициент усадки стружки;
–
показатель
упрочнения, величина
определяется из опытов на сжатие;
-
площадь срезанного слоя;
-
условный предел текучести при сжатии.
Величина условного
предела текучести определяется на
основании механических испытаний при
сжатии. Так, для стали 35
МПа, сплавов 1Х1849Г -
МПа, и ХН35ВТЮ
МПа.
Определение
силы
–
сопротивление поверхностному внедрению.
Как сопротивление пластического сжатия:
,
где
,
- ширина среза,
- износ резца по задней поверхности и
мм.
Коэффициент
трения определяется из формулы Зворыкина:
Коэффициенты
трения по передней и задней поверхностям
получаются равными
.
При скоростном резании коэффициент
трения
,
,
где
- коэффициент трения при обычном резании.
С увеличением скорости значение
уменьшается.
При :
