5.12. Влияние факторов процесса резания на силу резания

Основной составляющей силы резания является окружная сила P_z :

,

поэтому в основном мы будем рассматривать влияние различных факторов на эту составляющую.

5.12.1. Влияние параметров срезаемого слоя.

С увеличением технологических параметров срезаемого слоя: глубины резания t и подачи S – растет площадь сечения срезаемого слоя, и возрастают все составляющие силы резания. Однако глубина резания влияет в большей степени, чем подача.

X_p > Y_p

При продольном точении показатели степени в формуле P_z

X_p =1, Y_p = 0,75

Если принять F = St = S₁t₁ =const, S₁ = 2S и t₁ = , то

,

т.е. P_z1 < P_z.

С точки зрения уменьшения сил резания при постоянной площади срезаемого слоя выгоднее работать с меньшей глубиной резания t и большей подачей S или работать с большим отношением S/t.

Физические параметры сечения срезаемого слоя

A = S sin y, b = .

Технологические параметры

.

Подставляя значения в обобщенную формулу, будем иметь:

.

Обозначив ,

Получим .

Как видно из формулы, толщина a и ширина b срезаемого слоя влияют на силу резания в той степени, что и соответственно подача S и глубина резания t. Из этого следует, что с точки зрения уменьшения силы резания при постоянной площади срезаемого слоя ab = const выгоднее работать с большей толщиной и меньшей шириной срезаемого слоя или с большим отношением a/b.

Зависимости, выраженные через физические параметры срезаемого слоя (a и b), являются более общими, справедливыми для ряда инструментов, поскольку a и b более полно отражают параметры срезаемого слоя.

На практике при расчетах часто используют удельную силу резания P , т.е. силу, приходящуюся на единицу площади срезаемого слоя

,

если x_p =1 и y_p = 0,75, то .

Исходя из формулы, можно сделать вывод, что удельная сила резания не зависит от ширины срезаемого слоя, а с уменьшением толщины срезаемого слоя, удельная сила резания будет увеличиваться.

5.12.2. Влияние остальных факторов процесса резания.

В большинстве используемых формул для расчета сил резания факторы процесса резания, за исключением параметров срезаемого слоя, учитываются коэффициентами.

Факторы, остающиеся постоянными при эталонных условиях, при которых проводились эксперименты, учитываются коэффициентом C_p .

При отличии каких-то факторов от эталонных вводятся поправочные коэффициенты

,

К_м – учитывает влияние свойств обрабатываемого материала.

Для пластичных материалов наиболее важной характеристикой является предел прочности б_В, а для хрупких – твердость НВ

К_м = f (б_в или НВ)

Чем прочнее и тверже материал, тем усилие больше. Для хрупких материалов из-за меньшей пластичности и меньшего коэффициента деформации срезаемого слоя усилия будут меньше.

- учитывает влияние переднего угла на силу резания

С увеличением значения , сила резания уменьшается.

– учитывает влияние угла  на силу резания

.

Угол  в первую очередь влияет на соотношение составляющих сил резания P_x и P_y (рис.5.23).

Рис.5.23.Силы резания. Схема влияния угла на составляющие Px и Py.

С увеличением  , P_x увеличивается, а P_y уменьшается. Поэтому при обработке нежестких деталей для уменьшения P_y берут большим угол  .

Составляющая P_z при увеличении  монотонно уменьшается при свободном резании, а при несвободном резании уменьшается до значения  = 55^o … 75^o , а далее возрастает (рис.5.24).

Рис.5.24. Влияние главного угла в плане на силу Pz при точении. 1 - при свободном резании; 2 - при несвободном резании

Это объясняется тем, что при увеличении  уменьшается, а увеличивается. При несвободном резании с увеличением  > 55^o … 75^o большую долю режущей кромки составляет дуга переходной кромки, очерченной по радиусу (рис.5.25), вследствие чего периметр главной кромки увеличивается, т.е. увеличивается b.

Рис.5.25.Влияние главного угла в плане на отношение длины переходной кромки к главной

K_r - учитывает влияние радиуса r переходной режущей кромки на силу резания

С увеличением r сила резания возрастает, т.к. на радиусном участке

– учитывает влияние степени затупления инструмента на силу резания

Чем больше величина износа, тем больше сила резания.

K_v - учитывает влияние скорости резания на силу резания

K_v= f(V)

С увеличением скорости резания уменьшаются коэффициенты трения.

Поэтому при обработке материалов, не образующих нарост, с увеличением скорости силы резания монотонно убывают (рис.5.26).

Рис.5.26. Схема влияния резания на высоту нароста Н и силу Pz. 1 - для материалов, не образующих нарост; 2- для материалов, образующих нарост.

Для материалов, образующих нарост, в зоне образования нароста имеет место уменьшение сил резания за счет увеличения фактического переднего угла. Наиболее значительное уменьшение наблюдается при максимальном наросте.

К_сож – учитывает влияние СОЖ и его марки на силу резания.

При применении СОЖ за счет уменьшения сил трения происходит снижение сил резания.

В различных литературных источниках приводятся формулы и коэффициенты, которые получены при различных эталонных условиях. Поэтому при использовании той или иной формулы необходимо точно знать эталонные условия, для которых выведена формула и даны поправочные коэффициенты.

При совпадении конкретного фактора (например, материала угла , угла и т.д.) с эталонным, соответствующий коэффициент равен 1. Например, при обработке углеродистой стали с , совпадающей с эталонной, .