§ 11. Силы, действующие на резец

Срезаемый слой давит на резец с силой резания Р (рис. 16), являющей­ся геометрической суммой нормальных сил и сил трения, действующих на его передней и задней поверхностях. Сила резания Р направлена перпендикуляр­но передней поверхности резца. Положение передней поверхности в пространстве зависит от сочетания передне­го угла и угла наклона режущей кромки . Число сочетаний этих углов безгранично, поэтому направление и величина силы резания Р неопределённы. Для изучения и измерения силу резания раскладывают на три координат­ные оси Z, Y, X, получая составляю­щие силы резания Р_z. Р_у и Р_x. Ось Z направлена вертикально осям Y и Х и расположена в горизонтальной плос­кости. Вертикальную составляющую силу Р_z называют окружной силой или главной составляю­щей силы резания. Она располо­жена в плоскости резания (ее вектор совпадает с вектором скорости резания). Окружная сила Р_z стремится со­гнуть, сломать резец (рис. 16). Поэтому расчет резца

Рис. 16. Силы. действующие на резец при точении

на прочность ведут по силе Р_z.Реактивная силаР'_z,действу­ющая со стороны резца на заготовку, препятствуя ее вращению, создает момент сопротивления резанию (в Н*м), называемый моментом резания:

где Р_z —окружная сила, Н;D —диа­метр, м.

Горизонтальная составляющая — осевая сила, или сила подачи, направлена в сторону, противополож­ную направлению подачи, и препятст­вует движению подачи. По этой силе рассчитываются механизмы подачи станка.

Вторая горизонтальная составляю­щая, или радиальная сила Р_у, направлена вдоль оси резца, отжимает резец от заготовки и воспринимается болтами резцедержателя. Реактивная силаР'_yотжимает заготовку (рис. 16). По силеР_урассчитывают жесткость крепления заготовки.

Силы Р_z, Р_хиР_увзаимно перпен­дикулярны. Суммарная сила резания равна диагонали прямоугольного па­раллелепипеда, построенного на этих силах как на сторонах (рис. 16). Наи­большую величину имеет силаР_z.При нормально заточенном резце примерное соотношение силР_z : Р_у : Р_х =1 :0,4 :0,25.

Определение силы резания.На си­лу резания влияют режим резания, геометрические параметры резца, ме­ханические свойства обрабатываемого и инструментального материала, сте­пень затупления резца и характер при­меняемой СОЖ. Силу резанияР_z(в Н) можно определить по формуле

P_z=P_z(табл)К₁К₂*10

где Р_z(табл.) — табличное значение Р_z, кг (10—множитель для перевода в ньютоны); K₁ — коэффициент, завися­щий от обрабатываемого материала; К₂ — коэффициент, зависящий от ско­рости резания.

Мощность, затрачиваемая на реза­ние.Мощность представляет собой работу силы в единицу времени. Мощ­ность резания (в кВт) определяется суммой:

N_рез=N_Pz+N_Py+N_Px.

Учитывая, что при продольном то­чении сила Р_у=0, а мощность, затра­чиваемая на выполнение подачи, не­значительна (N_Px=1—2% N_Pz), при расчетах вторым и третьим слагаемы­ми пренебрегаем, тогда мощность реза­ния

N_рез=N_Pz.

Величину мощности определяем по формуле

где N_табл— табличное значение мощ­ности резания, кВт;К_N —коэффициент, зависящий от обрабатываемого мате­риала;t —глубина обработки, мм;v —скорость резания, мм/мин.

Мощность электродвигателя (кВт)

где —к. п. д. станка.

Для осуществления резания на за­данном станке необходимо, чтобы мощ­ность электродвигателя данного стан­ка была больше или равна расчетной мощности.