3 Влияние элементов режима резания и условий обработки на составляющие силы резания

Чем больше у обрабатываемого материала предел прочности на разрыв (σ_в) и твердость (НВ), тем больше величины Pz, Px, Py.

 – скорость резания

Влияние скорости резания на Pz, Px, Py зависит от свойств обрабатываемого материала. Если обрабатывается пластичный материал (например, сталь 40Х), характеризуемый образованием сливной стружки, то зависимость Pz, Px, Py от скорости резания имеет неоднозначный характер в различных интервалах скоростей.

При увеличении скорости резания до 20–25 м/мин, при обработке стали 40Х, силы резания уменьшаются, что связано с появлением нароста (Н_Н) на передней поверхности инструмента, который увеличивает фактический передний угол инструмента (γ_Н), снижается степень пластической деформации (СтПД) и облегчается процесс резания.

Увеличение скорости более 20–25 м/мин приводит к уменьшению высоты нароста, т.к. фактический передний угол уменьшается, степень пластической деформации увеличивается, что приводит к увеличению сил резания.

На скоростях резания 40–50 м/мин нарост почти исчезает, передний угол принимает свое номинальное значение и величины Pz, Px, Py достигают максимума.

При дальнейшем увеличении скорости резания степень пластической деформации и силы резания Pz, Px, Py уменьшаются, т.к. растет температура резания, что уменьшает коэффициент трения между стружкой и режущим лезвием.

При обработке хрупких материалов (например, чугунов) и материалов не склонных к наростообразованию (например, меди, жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, титановых сплавов), характеризуемых образованием элементной стружки, коэффициент усадки стружки уменьшается при увеличении скорости резания во всех интервалах значений скорости. Это объясняется отсутствием нароста при обработке хрупких и твердых материалов.

t – глубина резания

S_о – подача

Увеличение глубины резания (t) и подачи (S_о) приводит к увеличению площади сечения срезаемого слоя (f=a·b),что вызывает большее сопротивление обрабатываемого материала резанию и приводит к увеличению Pz, Px, Py. Увеличение t в большей степени влияет на рост сил резания, чем увеличение S_o, т.к. увеличивается ширина срезаемого слоя b и соответственно нормальное давление и сила трения по задней поверхности режущего лезвия.

Передний угол γ

При увеличении γ облегчается врезание лезвия в заготовку, улучшается сход стружки, уменьшается степень пластической деформации обрабатываемого материала, а следовательно уменьшаются составляющие силы резания.

Задний угол α

С увеличением α уменьшается контакт задней поверхности инструмента с поверхностью заготовки, что приводит к уменьшению сил трения и резания.

Угол в плане φ

С увеличением угла в плане φ уменьшается ширина срезаемого слоя b и величина угла при вершине ε и ухудшается теплоотвод, что приводит к увеличению силы Px.

При этом увеличивается толщина срезаемого слоя a, что уменьшает степень его пластической деформации и влечет за собой уменьшение величин Pz и Py.