Силы резания

В результате сопротивления срезаемого материала, упругой пластической деформации, трения между поверхностями резца и заготовки возникают силы резания. Работа, затрачиваемая на деформирование материала и разрушение, расходуется и на упругую пластическую деформацию, и напреодоление сил трения.

В результате сопротивления материала возникают реакционные силы Р_у1 и Р_у2, силы пластического деформирования Р_п1 и Р_п2, силы трения Т₁ и Т₂.

Есть некоторые системы сил, которые можно привести к равнодействующей, точка ее приложения находится на рабочей части главной режущей кромки – Р – равнодействующая сила.

При работе токарного резца сила резания Р, под действием которой происходит деформированиеи и срезание, может быть представлена в виде трех составляющих, где модуль силы Р вычисляется как корень квадратный из суммы квадратов составляющих:

P_z - сила касательная к поверхности резания и по направлению совпадает с направлением главного движения;

Р_x – осевая сила, параллельная оси заготовки;

P_y – радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси заготовки.

Обычно P_y, Р_x принято выражать в долях P_z:

Р_y=0,40,5 P_z

P_x=0,250,35 P_z

Для приближенных расчетов достаточно определить P_z. Сила P_x может понадобиться при расчете механизмов и устройства продольного перемещения, а Р_y определяет упругое отжание резца от заготовки.

При продольном точении

P_i=C_Pit^xiS^yiVⁿⁱk_i, тогда

P_z=C_Pzt^xpzS^ypzV^npk_P

i - индекс составляющей силы резания,

C_P - коэффициент, значение которого опре-деляется при значении всех факторов (коэффициентов), определяющих условия резания равным единице.

t - глубина резания,

S – подача резания,

V - скорость резания,

x,y,n – степенные показатели, определяющиеся по таблице,

x – влияние глубины резания,

y – влияние подачи на силу резания,

n – отрицательный показатель, что говорит о том, что с ростом скорости реза-ния, усилие уменьшается.

Существует также обобществленный коэффициент, учитывающий изменение значения факторов, определяющих резание и отличный от факторов, включенных в C_Pi.

k_Pi=k₁^. k₂^. k₃^. k₄^. k₅^. k₆^.

k₁ – механические свойства материалов, отличающиеся от тех, которые учитываются в C_Pi

k₂ – отличие состояния режущей части

k₃ – величина угла γ

k₄ - величина угла φ

k₅ – состояние режущих кромок

k₆ – применяется СОЖ или нет

Скорость резания и стойкость инструмента.

Стойкостью инструмента называют его способность сохранять в рабочем состоянии свои контактные поверхности и режущие кромки. Эта способность оценивается периодом стойкости, то есть временем работы инструмента от заточки до переточки.

Выбор оптимального периода стойкости является важной технико-экономической задачей. Особенно эта задача важна в автоматизированном производстве, так как выход из строя одного инструмента может привести к остановке производственного комплекса, включающего несколько единиц оборудования.

Стойкость инструмента является наиболее важным фактором, определяющим экономически целесообразную скорость V. С некоторой приближенностью, справедливо равенство:

V₁T₁^m=V₂T₂^m=V_iT_i^m=const=C

V - скорость резания,

T - период стойкости инструмента (задаётся в минутах),

m - показатель степени характеризующий влияние стойкости на скорость резания при определенных условиях работы,

C – коэффициент, характеризующий условия работы.

Таким образом, в общем случае:

V,%	75	90	100	110	125
T,%	425	167	100	67	33

При некоторой стойкости 100%, V_рез принимают за 100%.Уменьшение скорости резания на 25% приводит к 4-х кратному увеличению периода стойкости. Увеличение скорости резания на 25% уменьшает период стойкости в 3 раза. Где потери времени меньше, следует выбирать соответствующую стойкость.

Таким образом, выбор периода стойкости с учетом заданной производительности необходимо решать в каждом конкретном случае. На практике его выбирают из нормативов режима резания.

При заданной стойкости на экономически целесообразную скорость влияют:

• Материал заготовки

• Материал реж. части инструмента

• Элементы срезаемого слоя

• Элементы режима резания

• Геометрия инструмента

• Условия резания и т.д.

════════════════════════════════════