4.3. Силы на задней поверхности инструмента

Силы на задней грани инструмента есть результат ее упруго-пласти-ческого взаимодействия с поверхностью резания. Их можно разложить на нормальную силу N₁и силу тренияF₁.

Как указывалось в разделе 3.3 область пластически деформированного металла включает в себя зону ANM, где возникает предварительная пластическая деформация сжатия под действием силыR. Эта зона, как видно из рис. 3.15, лежит ниже линии среза. При движении резца вперед деформированный поверхностный слой благодаря упругому восстановлению начинает действовать на заднюю поверхность инструмента. При резании инструментом с округленным лезвием эти силы увеличиваются из-за вдавливания материалав поверхность резания.

Силы N₁ибыстро возрастают с увеличением сопротивления обрабатываемого материала пластической деформации , ширины среза и фаски износа по задней поверхности. Для расчета силN₁иF₁можно в случае резания острым инструментом пользоваться приближёнными формулами:

, ; (4.27)

в случае резания затупленным инструментом

, , (4.28)

где h₃– фаска износа по задней поверхности инструмента, в мм;– коэффициент трения.

На силы N₁иF₁влияют скорость резания и толщина среза, с увеличением которыхN₁иF₁возрастают.

4.4. Система сил, действующих на резец и заготовку

Система сил, действующих при точении, может быть приведена к одной равнодействующей силе Р(рис. 4.3), называемой силой резания. Точка приложения этой силы находится на рабочей (активной) части главной режущей кромки резца. Однако для практических целей целесообразно разложить силуРна составляющие, которыми являются:

1) сила – касательная составляющая, действующая в плоскости резания в направлении главного движения, определяющая нагрузку на станок и резец и крутящий моментМ_кр, по которому ведется расчет зубчатыхколес и валов коробки скоростей станка;

2) сила – радиальная составляющая, приложенная перпендикулярно к оси заготовки, определяющая силу и величину отжима резца от заготовки и прогиб заготовки, которые влияют на точность изготовления детали (сила необходима для расчета станины и суппорта станка);

3) сила – осевая составляющая, действующая вдоль оси заготовки параллельно направлению движения подачи и определяющая нагрузку механизма подачи станка.

Величина и направление равнодействующей силы Ропределяются как диагональ параллелепипеда (см. рис. 4.3):

. (4.29)

Рис. 4.3. Схема сил резания при точении

Соотношение величин составляющих сил , ине остается постоянным и зависит от геометрических параметров рабочей части резца, элементов режима резания(V, t, s), износа резца, физико-механических свойств обрабатываемого материала и условий резания.

Отношения ивозрастают с увеличением износа резца; увеличение подачи увеличивает отношение ; уменьшение главного угла вплане увеличивает отношение

В некоторых случаях обработки может отсутствовать одна из двух составляющих (или ). Например, при разрезке прутка отрезным резцом отсутствует сила ; при подрезке торца трубы резцом сиотсутствует составляющая. Силадействует во всех случаях, и поэтому часто ее называют главной составляющей силы резания или просто силой резания.

Мощность, затрачиваемая на процесс резания, определяется действием трех составляющих силы резания: , и, но, так как перемещения жестко закрепленного резца в направлении силы практически не происходит, мощность, обусловленная действием этой составляющей, может быть приравнена нулю. Также весьма незначителен (1–2%) вклад в мощность резания и силы. Поэтому эффективную мощность, кВт, затрачиваемую на процесс резания практически определяют по формуле

, (4.30)

где V – скорость резания в м/мин.

Мощность электродвигателя станка

, (4.31)

где – КПД станка.