1. Сила резания и её составляющие. Эмпирические формулы определения сил резания.
С
илы
резания используются для расчета
режущего инструмента и узлов металлорежущего
станка на прочность и жесткость, а также
для расчета точности и виброустойчивости
обработки и мощность, затрачиваемой на
резание.
Технологическими
составляющими силы резания называют
ее проекции на технологические
оси x, y, z:
Px, Py, Pz.
Сила есть вектор, который определяется
модулем и направлением. Из рис. следует:
;
;
;
.
Px - сила подачи. Она используется при проектировании механизма подачи станка.
Py - радиальная сила. Она деформирует заготовку; оказывает большое влияние на точность и виброустойчивость обработки.
Pz, вертикальная составляющая силы резания (главная сост. силы резания). Эта сила вместе со скоростью резания определяет мощность резания (эффективную мощность), а вместе с диаметром заготовки – крутящий момент на валу шпинделя станка.
;
При прямых срезах (t > S) имеют место следующие средние соотношения между составляющими силы резания:
;
Подставим это в
, P = 1,08 Pz,
или P
Pz
Таким
образом, сила Pz по
модулю практически равна равнодействующей
силе P.
Поэтому силу Pz называют
главной составляющей силы резания.
Эмпирические формулы определения сил резания
где , , – поправочные коэффициенты на силы Pz, Py, Px, учитывающие влияние всех других факторов, кроме глубины резания t и подачи S.
Значения cp, xp,yp приводятся в нормативах по режимам резания.
При увеличении глубины резания и подачи растет площадь срезаемого слоя, что вызывает увеличение всех составляющих сил резания Pz, Py, Px.
Установлено, что при прямых срезах (t > S) при точении различных конструкционных материалов глубины резания t влияет на составляющие силы резания в большей степени, чем подача S: Xp > Yp. Например, при точении конструкционных материалов при t > S частные зависимости составляющих силы резания отt и S имеют следующий вид:
2. Размерный износ инстр-та. Влияние длины пути резания на износ инстр-та. Осн. Этапы износа.
В зависимости от условий обработки геометрия износа инструмента может быть:
1
.
Превалирующий износ задних поверхностей
«hЗ»
и незначительный по передней наблюдается
при обработке пластичных материалов
с толщиной среза до 0,1 мм; при обработке
хрупких материалов (чугуна, бронзы),
когда образуется стружка надлома, а
также при работе сверлами, зенкерами,
фрезами, развертками.
2. Превалирующий износ по передней поверхности «hП» имеет место при обработке пластичных материалов с толщиной среза более 0,5 мм, а также когда имеет место наростообразование или когда температура на передней поверхности намного больше, чем на задней. Величина износа определяется глубиной hП и шириной лунки, образующейся на передней поверхности от трения стружки.
3.Износ одновременно по передней и задней поверхности наблюдается при обработке пластичных металлов с толщиной среза 0,1 -0,5 мм и работе с применением СОЖ.
4. При чистовой обработке материалов обладающих низкой теплопроводностью (пластмасс), а также при обработке высокопрочных материалов (аустенитные стали) происходит износ в форме округления режущей кромки.
Наибольшее влияние на интенсивность износа оказывает скорость резания V, меньшее – подача S и особенно глубина резания t. Чем выше механические свойства обрабатываемого материала, тем больше износ режущего инструмента.
Рис. 2. Зависимость износа инструмента U от длины пути резания
При чистовой обработке заготовок износ резцов происходит по их задней поверхности, что вызывает отдаление вершины от центра вращения заготовки на величину радиального износа и соответствующее увеличение радиуса обточки (или уменьшение радиуса расточки).
В соответствии с общими закономерностями износа при трении скольжения в начальный период работы инструмента, называемый периодом начального износа (участок ׀ на рис. 2), износ наиболее интенсивен. В период начального износа происходит приработка режущего лезвия инструмента, сопровождающаяся выкрашиванием отдельных неровностей и заглаживанием штрихов — следов заточки режущих граней. В этот период шероховатость обработанной поверхности обычно постепенно уменьшается. Начальный износ Uн и его продолжительность Lн (т. е. продолжительность приработки инструмента) зависят от материалов режущего инструмента и изделия, качества заточки, а также от доводки инструмента и режимов резания.
Второй период износа (участок ׀׀) характеризуется нормальным износом инструмента, прямо пропорциональным пути резания. Интенсивность этого периода износа принято оценивать относительным (удельным) износом Uo (мкм/км), определяемым формулой:
Uo =U/L, где U — размерный износ в микрометрах на пути резания L; L — путь резания в зоне нормального износа в километрах.
Третий период износа (участок ׀׀׀) соответствует наиболее интенсивному катастрофическому износу, сопровождающемуся значительнымвыкрашиванием и поломками инструмента, недопустимыми при нормальной эксплуатации инструмента.
Расчет износа режущего инструмента, влияющего на точность обработки, применительно к условиям нормального износа, протекающего в зоне ׀׀, обычно производят по формуле: U = Uo*L/1000, где U – размерный износ режущего инструмента, мкм; L – длина пути резания, м.