2.4.3. Зависимость составляющих силы резания от условий обработки

При увеличении глубины резания и подачи растет площадь сечения срезаемого слоя, что вызывает возрастание всех составляющих силы резания. Однако результаты многочисленных экспериментов, проведенных при точении различных материалов с прямыми срезаемыми слоями в различных условиях, свидетельствуют, что во всех случаях глубина резания на составляющие силы резания влияет сильнее, нежели подача. В формулах

,

определяющих связь между глубиной резания, подачей и состав­ляющими силы резания, это обстоятельство выражается неравенством показателей степени x_P > y_P. В общем случае показатели x_P и y_P не являются постоянными, а зависят от значений глубин резания и подач, с которыми ведется обработка, т.е. x_P = f₁(t, S) и y_P = f₂(t, S).

Как показал Н.Н. Зорев, при точении с прямыми слоями (t/S = = 10) а при точении с обратными слоями (t/S = 0,1)

Вследствие неодинакового влияния t и s на составляющие силы резания величина сил при постоянной площади сечения срезаемого слоя t  s, но при различных отношениях t/s будет неодинакова. Поэтому при точении с прямыми срезаемыми слоями, для того чтобы при заданной площади сечения максимально уменьшить величину сил, необходимо уменьшить глубину резания за счет увеличения подачи, т.е. стремиться работать с возможно меньшим отношением t/s. Различная интенсивность влияния глубины резания и подачи на главную составляющую силы резания вызвана их неодинаковым действием на степень деформации срезаемого слоя. Учитывая, что t = b sin , а s = a / sin , имеем:

.

При  = const формула принимает вид

.

Таким образом, ширина срезаемого слоя влияет на силу Р_z более сильно, чем толщина. Как известно, изменение ширины срезаемого слоя не сказывается на изменении степени его деформации (коэффициент усадки стружки остается постоянным). Увеличение же толщины срезаемого слоя снижает величину коэффициента усадки стружки, что уменьшает степень деформации срезаемого слоя. Главная составляющая силы резания пропорциональна той степени деформации, которую получил срезаемый слой при превращении его в стружку. При увеличении ширины срезаемого слоя вследствие увеличения площади сечения сила P_z должна увеличиваться во столько раз, во сколько возросла величина b, так как при этом сте­пень деформации срезаемого слоя не изменяется. Поэтому и показатель степени х_Р при ширине срезаемого слоя близок к единице. Увеличение толщины срезаемого слоя также увеличивает его площадь, но при этом степень деформации слоя уменьшается и рост силы Р_z отстает от роста толщины срезаемого слоя. Вследствие этого показатель степени y_P при толщине срезаемого слоя не может быть равным единице, а всегда несколько меньше ее. Поскольку физические и технологические размеры срезаемого слоя связаны друг с другом только через главный угол в плане, то влияние t и S на силу Р_z остается таким же, как влияние b и а. Все сказанное относится к резанию как с прямыми, так и с обратными слоями. Поэтому в формуле для опре­деления силы Р_z при точении с обратными слоями показатели сте­пени при t и S меняются местами.

Б

Рис. 69. Схема влияния скорости резания V на высоту нароста Н, коэффициент усадки стружки K_l

и силу P_z

олее сильное влияние на силу Р_z ширины срезаемого слоя, чем толщины, имеет место не только при точении, но справедливо при любых видах работ. Поэтому для уменьшения главной составляющей силы резания при заданной площади сечения срезаемого слоя во всех случаях необходимо стремиться работать с возможно меньшим отношением b/а, увеличивая толщину срезаемого слоя за счет уменьшения его ширины.

Изменение скорости резания влияет на составляющие силы резания так, как оно влияет на изменение коэффициента усадки стружки (рис. 69). При резании материалов, не склонных к наростообразованию, коэффициент усадки монотонно убывает, когда увеличивается скорость резания. Так же ведут себя и составляющие силы резания, уменьшающиеся при увеличении V вначале быстро, а затем более медленно. При резании материалов, склонных к наростообразованию, кривая Р_z = f₁(V) так же, как и кривая K_l = f₂'(V), немонотонна, причем обе кривые совпадают по фазам. Начиная от скорости V₁ до скорости V₂, при которой высота нароста растет, сила P_z уменьшается, достигая минимума при максимально развитом наросте. При скоростях реза­ния от V₂ до V₃, при которых высота нароста уменьшается, сила P_z вновь возрастает. На скоростях резания, которые больше скорости V₃, соответствующей исчезновению нароста, сила P_z при увеличении скорости резания в дальнейшем непрерывно уменьшается. Все сказанное относится и к изменению сил P_y и P_x. Скорости резания, с которыми работают при точении твердосплавными резцами, выше, чем скорость V₃. Поэтому участок кривой сила–скорость для V > V₃ можно описать формулами

; ; .

Для диапазона скоростей резания 50…350 м/мин показатели степени, в зависимости от рода обрабатываемого материала, переднего угла и подачи, изменяются в следующих пределах: для силы P_z –0,35…0,1; для силы Р_y – 0,5…0,25 и для силы Р_x – 0,5…0,3.

На скоростях резания больше 400 м/мин при резании любых материалов скорость резания практически перестает влиять на составляющие силы резания, и показатель степени z_P  0.