8.1. Визначення сили стружкоутворення.

Взаємодія різального інструменту з оброблюваним матеріалом здійснюється по контактним площадкам передньої і задньої поверхонь леза. Вплив на контактні площадки нерівномірний, який відповідає розподіленому нерівномірному тиску – р, що проілюстровано на рис.8 1.

Рисунок -8.1 Епюра розподілу тиску на передній і задній поверхні леза. р – розподілене навантаження, тиск (кН); α - задній кут; γ – передній кут. а – товщина шару що зрізується; ар – ширина зони опору передьої поверхні

Найбільший тиск на передню поверхню діє поблизу головної ріжучої кромки в точці 1. По мірі віддалення від неї тиск убуває і контакт стружки припиняється в точці 2. Ширина 1-2 контактної площадки при обробці крихких матеріалів (чавуну й т.п.) дорівнює або не набагато більше товщини шару – а. При обробці пластичних металів ширина контактної площадки в 1,5 ÷ 3 рази більше.

На задню поверхню леза також діє нерівномірно розподілене навантаження Р₁, максимальне значення якої спостерігається в головної задньої кромки й зменшується до нуля в крапці 3 у місці припинення контакту задньої поверхні леза з поверхнею різання й обробленою поверхнею на заготовки. Такі закономірності розподілу тиску поперек передньої до заднього контактних поверхонь леза зберігаються уздовж всієї ширини зрізується шару

Точкою прикладання сили різання при точінні, для лінійного леза, вважається перетин діагоналей паралелограма площини шару що зрізується зі сторонами (a,b або s,t) при якісних розрахунках приймають вершину різця. Зусилля різання при точінні прийнято позначати супротив напрямку вектора швидкості руху в ортогональній системі координат де осі X та Y знаходяться в основній площині вздовж яких розташовані складові сили різання - осьова, - радіальна та вздовж осі Z головна складова - , яка лежить на одній осі з вектором швидкості робочого руху V. (рис. 8.2).

- діє на механізму подачі;

- діє в радіальному напрямку і викликає деформації верстата, заготовки та інструмента, що загрожує появою похибок обробки;

- вигинає різець в вертикальній площині як консольну балку та визначає потрібний крутний момент різання і необхідну потужність приводу;

Р – рівнодіюча, визначається виходячи з залежності

. 8.1

Теоретичні розрахунки сили різання досить складні і виконуються в загаль­ному вигляді. Технологічні розрахунки сил різання виконуються по емпіричним залежностям на основі багатолітніх досліджень. Дійсне зусилля різання визначається лише експериментально.

Рисунок - 8.2 Сили різання при точінні. - осьова складова сили різання; - радіальна складова сили різання; - головна складова, що лежить на одній осі з вектором швидкості робочого руху V Р – рівнодіюча сили різання.

Експериментальне визначення сили різання. Для виміру складових сил різання використовують динамометри різних принципів дії: гідравлічні; п’єзоелектричні; індуктивні; тензометричні.

Серед динамометрів із тензометричними датчиками найбільше поширення має універсальний динамометр УДМ конструкції Б. І. Мухіна, що випускався централізовано. Динамометр дозволяє вимірювати три складові сили різання при точінні, нарізуванні різьби різцем, фрезеруванні й шліфуванні, осьову силу й крутний момент при свердлінні, розгортанні, зенкеруванні й нарізуванні різьби мітчиком. Залежно від максимальної величини головної складової P_Z випускають динамометри різної чутливості: на силу P_Z 100, 600 і 1200 кгс. Його схема зображена на рис. 3.4.

Рисунок – 8.3 Схема универсального динамометра Б.І. Мухіна (УДМ)

Основою динамометра є квадратна пластина, установлена в корпусі на пружних опорах 1—16 з термічно обробленої сталі. Опори мають високу жорсткість уздовж осі й малу жорсткість у напрямку, перпендикулярному до осі. Для усунення зазорів і контактних деформацій опори мають попередній натяг, який перевищує половину максимального допустимого навантаження. На опори уздовж осі наклеєні тензодатчики з базою 10 мм. На вертикальні опори, по осі Z, по одному датчику; на горизонтальні опори, по осям Y і X, по два датчика. Перші датчики слугують для виміру горизонтальних сил, а другі — крутного моменту. У вимірювальну схему датчики включені так, що електричний сигнал на виході схеми є алгебраїчною сумою реакцій опор. Це забезпечує незалежність показань динамометра від моменту, створеного вимірюваною силою, і від вильоту різця. Розташування пружних опор і схема наклейки датчиків повністю усувають вплив кожної сили на датчики, що сприймають дію інших сил. Для посилення електрич­ного сигналу на виході вимірювальної схеми між динамометром 1 і приладовим щитом 3 з гальванометрами або осцилографом 4 передбачений електронний підсилювач 2.

8.2. Рівняння сили стружкоутворення.