Практичне заняття 7 визначення сили різання і потужності при точінні
Під час обробки заготовки різанням на елементи системи "верстат-пристосування-інструмент-деталь" (ВПІД) діє сила різання Р. Усі види розрахунків - силові, міцнісні, енергетичні - базуються на використанні реальної сили різання. Але в усі види розрахунків звичайно входить не рівнодіюча сила різання Р, а її складові PZ, PY, PX. У довідковій літературі, наприклад [9], наводяться дані для розрахунку вказаних трьох складових сили різання залежно від зміни різноманітних факторів різання.
Співвідношення між складовими сили різання звичайно таке:
PZ:PY:PX= 1,0: 0,4: 0,25.
При обточуванні прохідним різцем складові сили різання розраховують за формулою
(7.1)
де СР - постійна різання (табл. 7.1);
t, S, V - відповідно глибина, подача і швидкість різання;
х, у, z - показники степеня при t, S, V для певних умов різання
(табл. 7.1);
kP - поправковий коефіцієнт, який ураховує фактичні умови різання
(7.2)
Числові значення цих коефіцієнтів частково наведені в табл. 7.2 і 7.4.
Ефективну потужність різання визначають за формулою
(7.3)
де Pz - дотична складова сили різання, Н;
V - швидкість різання, м/хв.
Потужність електродвигуна головного привода розраховують за формулою
(7.4)
де η- коефіцієнт корисної дії головного привода верстата, який звичайно дорівнює 0,75.. .0,80.
Таблиця 7.1 [9], с.273
|
Матер. загот. |
Матер. PI |
PZ |
PY |
PX | |||||||||
|
СР |
x |
у |
n |
СР |
x |
у |
n |
СР |
x |
у |
n | ||
|
Сталь |
Тверд, сплав |
300 |
1,0 |
0,75 |
-0,15 |
243 |
0.9 |
0.6 |
-0.3 |
339 |
1.0 |
0.5 |
-0.4 |
|
|
Р6М5 |
200 |
1,0 |
0,75 |
0 |
125 |
0.9 |
0.75 |
0 |
67 |
1.2 |
0.65 |
0 |
|
Сірий і ковкий чавуни |
Тверд, сплав |
92 |
1,0 |
0,75 |
0 |
54 |
0.9 |
0.75 |
0 |
46 |
1.0 |
0.4 |
0 |
|
Р6М5 |
81 |
1,0 |
0,75 |
0 |
43 |
0.9 |
0.75 |
0 |
38 |
1.0 |
0.4 |
0 | |
Мета заняття - навчитись розраховувати для певних умов різання складові сили різання Pz, Ру, Рх, рівнодіючу силу різання Р, ефективну потужність різання і потужність двигуна головного привода верстата.
Задача 7.1. Користуючись даними табл. 7.З., розрахувати складові Pz, Ру, Рх сили різання при точінні.
Таблиця 7.2 [9], с. 264
|
Матеріал заготовки |
Розрахункова формула |
Показник степеня n при визначенні PZ для різців | |
|
з твердого сплаву |
з швидкоріз. сталі | ||
|
Констр. сталь σВ < 600 МПа σВ > 600 МПа |
|
0,75
|
0,35
|
|
Сірий чавун |
|
0,40 |
0,55 |
|
Ковкий чавун |
|
0,40 |
0,55 |
Задача 7.2. За складовими сили різання Pz, Ру, Рх, розрахованими за даними задачі 7.1., визначити рівнодіючу силу різання Р за допомогою теореми Піфагора.
Задача 7.3. Визначити співвідношення між складовими сили різання Pz, Ру, Рх, і порівняти його із загальноприйнятим співвідношенням.
Задача 7.4. Розрахувати ефективну потужність різання і потужність електродвигуна головного привода верстата за даними табл. 7.З.
Таблиця 7.3
|
Вар. |
Матеріал заготовки |
Матер PI |
t, мм |
S, мм/об |
V, м/хв |
φ, град |
γ, град |
λ, град |
г, мм |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
2,6 |
0,31 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
СЧ21 НВ 2000 МПа |
ВК8 |
3,4 |
0,40 |
60 |
30 |
10 |
0,0 |
— |
|
|
Сталь σВ =720 МПа |
Т15К6 |
2,8 |
0,32 |
75 |
60 |
0,0 |
-5 |
-- |
|
|
КЧ 44-6 НВ 1700 МПа |
Р6М5 |
3,4 |
0,31 |
28 |
60 |
12 |
-- |
1,0 |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
3,8 |
0,52 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
СЧ21 НВ 2000 МПа |
ВК8 |
2,6 |
0,43 |
60 |
30 |
10 |
0,0 |
— |
|
|
Сталь σВ =720 МПа |
Т15К6 |
2,1 |
0,37 |
75 |
60 |
0,0 |
-5 |
-- |
|
|
КЧ 44-6 НВ 1700 МПа |
Р6М5 |
2,2 |
0,48 |
28 |
60 |
12 |
-- |
1,0 |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
4,0 |
0,42 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
СЧ21 НВ 2000 МПа |
ВК8 |
3,2 |
0,31 |
60 |
30 |
10 |
0,0 |
— |
Продовження таблиці 7.3
|
Вар. |
Матеріал заготовки |
Матер PI |
t, мм |
S, мм/об |
V, м/хв |
φ, град |
γ, град |
λ, град |
г, мм |
|
|
Сталь σВ =720 МПа |
Т15К6 |
3,3 |
0,24 |
75 |
60 |
0,0 |
-5 |
-- |
|
|
КЧ 44-6 НВ 1700 МПа |
Р6М5 |
3,6 |
0,24 |
28 |
60 |
12 |
-- |
1,0 |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
2,3 |
0,49 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
СЧ21 НВ 2000 МПа |
ВК8 |
2,9 |
0,31 |
60 |
30 |
10 |
0,0 |
— |
|
|
Сталь σВ =720 МПа |
Т15К6 |
3,3 |
0,31 |
75 |
60 |
0,0 |
-5 |
-- |
|
|
КЧ 44-6 НВ 1700 МПа |
Р6М5 |
3,4 |
0,46 |
28 |
60 |
12 |
-- |
1,0 |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
2,8 |
0,38 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
СЧ21 НВ 2000 МПа |
ВК8 |
2,9 |
0,29 |
60 |
30 |
10 |
0,0 |
— |
|
|
Сталь σВ =720 МПа |
Т15К6 |
3,5 |
0,29 |
75 |
60 |
0,0 |
-5 |
-- |
|
|
КЧ 44-6 НВ 1700 МПа |
Р6М5 |
3,4 |
0,44 |
28 |
60 |
12 |
-- |
1,0 |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
3,2 |
0,37 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
СЧ21 НВ 2000 МПа |
ВК8 |
3,3 |
0,52 |
60 |
30 |
10 |
0,0 |
— |
|
|
Сталь σВ =720 МПа |
Т15К6 |
3,4 |
0,45 |
75 |
60 |
0,0 |
-5 |
-- |
|
|
Сталь σВ=550 МПа |
Р6М5 |
3,4 |
0,24 |
25 |
45 |
20 |
-- |
0,5 |
|
|
КЧ 44-6 НВ 1700 МПа |
Р6М5 |
3,4 |
0,27 |
28 |
60 |
12 |
-- |
1,0 |
Таблиця 7.4 [9], с. 275
|
Параметри |
Матер. різального інструмента |
Коефіцієнти | ||||
|
позначення
|
величина
|
позна- чення |
для складових | |||
|
Pz |
Py |
Рх | ||||
|
φ, град |
30 |
Тверд. сплав |
kφp |
1,08 |
1,30 |
0,78 |
|
45 |
1,00 |
1,00 |
1,00 | |||
|
60 |
0,94 |
0,77 |
1,11 | |||
|
90 |
0,89 |
0,50 |
1,17 | |||
|
30 |
Швидко- різ. сталь |
1,08 |
1,63 |
0,70 | ||
|
45 |
1,00 |
1,00 |
1,00 | |||
|
60 |
0,98 |
0,71 |
1,27 | |||
|
90 |
1,08 |
0,44 |
1,82 | |||
|
γ, град |
-15 |
Тверд. сплав |
kγp |
1,25 |
2,0 |
2,0 |
|
0 |
1,10 |
1,4 |
1,4 | |||
|
10 |
1,00 |
1,0 |
1,0 | |||
|
12-15 |
Швидко- різ. сталь |
1,15 |
1,6 |
1,7 | ||
|
20-25 |
1,00 |
1,0 |
1,0 | |||
|
λ, град |
-5 |
Тверд. сплав |
kλp |
1,00 |
0,75 |
1,07 |
|
0 |
|
1,00 |
1,00 | |||
|
5 |
|
1,25 |
0,85 | |||
|
15 |
|
1,70 |
0,65 | |||
|
r, мм |
0,5 |
Швидкоріз. сталь |
krp |
0,87 |
0,66 |
1,0 |
|
1,0 |
0,93 |
0,82 | ||||
|
2,0 |
1,00 |
1,0 | ||||
|
3,0 |
1,04 |
1,14 | ||||
|
4,0 |
1,1 |
1,33 | ||||