4 Экспериментальное определение составляющих силы резания

Для определения составляющих силы резания Px, Py, Pz наибольшее распространение получили эмпирические зависимости, имеющие, например, при точении следующий вид:

где - коэффициенты, зависящие от вида обрабатываемого материала и других условий резания;

- глубина, подача и скорость резания;

- показатели степени при соответствующих переменных;

- коэффициенты, учитывающие отличия условий обработки от тех, при которых были получены данные формулы.

Численные значения коэффициентов и показателей степеней в этих формулах приводятся в справочной литературе. Однако в ряде случаев при изменении условий обработки их необходимо уметь определять экспериментально, используя метод графического логарифмирования. Для этого строятся графики зависимостей составляющих силы резания Pz, Px, Py от элементов режима резания в логарифмической системе координат (рис. 5).

Рисунок 5 – Зависимости составляющей силы резания от глубины резания t, подачи S и скорости резания 

В каждой серии опытов формулы для расчета будет иметь частный вид:

для серии глубины – ,

для серии подачи – ,

для серии скорости – .

Логарифмирование этих формул приводит к уравнениям прямой:

Определяем угол наклона полученных прямых и его тангенс, который будет равен показателю степени при соответствующих переменных:

Коэффициент можно определить по этим же графикам при значении переменной равном единице (рис.5):

при t = 1 – ,

при S_o = 1 – ,

при  = 1 – .

Коэффициент С_р можно определить также из общих зависимостей для опыта с одинаковыми значениями t, S_o,  в каждой серии:

Окончательные значения постоянной определяется как среднее арифметическое трех значений:

.

Значения коэффициентов принимаются равными 1, т.е. условия обработки не отличаются от тех условий, при которых были получены формулы для расчета Pz, Px, Py.

После нахождения коэффициентов и показателей степеней следует записать уравнение для составляющих силы резания в конкретном для данных условий виде, где вместо символьных обозначений коэффициентов и показателей степеней будут подставлены их численные значения, а элементы режима резания останутся в символьном выражении как независимые переменные.

Усилие резания можно определить посредством определения мощности, затрачиваемой на резание. С помощью цифрового амперметра клещевого типа:

– в каждой серии замеряется сила тока I (А);

– определяется мощность, потребляемая станком, по формуле:

, Вт;

где U –напряжения, В;

φ – угол сдвига фаз между током и напряжением.

– рассчитывается главная составляющая силы резания по формуле:

P_z=N/, H.

Результаты эксперимента заносятся в протокол (приложение 1).

5 Оборудование и приборы

1.Станок токарно-винторезный модели JET GH-1849ZX.

2. Универсальная динамометрическая установка УДМ 600.

3. Амперметр клещевого типа.

3. Заготовка проката Ø 50-100 мм длиной не менее 250 мм:

• Сталь 45 ГОСТ 1050

• Сталь 40Х ГОСТ 4543