4.2 Силы резания при точении

P_z – касательная, действующая в направлении траектории главного движения и поэтому определяет мощность и крутящий момент, необходимый для процесса резания.

P_x – сила подачи, действующая в направлении подачи.

P_Y – радиальная сила, направленная нормально к обработанной поверхности. Эта сила стремится прогнуть изделие и влияет на точность.

Сила резания

При точении P_z является максимальной

P_x = (0,2…0,4) P_z; P_Y = (0,3…0,5) P_z

Мощность, затрачиваемая на процесс резания, называется эффективной мощностью.

N_э = N _Pz + N _PY + N _Px N _Pz = P_z V / 102 *60 кВт

P_z – в кГс; V – м / мин

Мощность, затрачиваемая на движение подачи N _Px = P_x S n / 1000* 60*102 кВт; S – мм/об; n – об/мин.

N _Px << N _Pz – т.к. скорость хода не намного меньше скорости резания.

N _PY = P_Y ·0 = 0 мощность не затрачивается, так как нет скорости.

N _э = P_z·V/102·60

Мощность станка N _ст = N _э / n , где n – к.п.д. станка

Для измерения сил резания применяются динамометры. По конструкции они разделяются: на одно, двух и трехкомпонентные. По принципу действия различаются на гидравлические, механические, электрические.

4.3 Схема электроиндуктивного датчика

При действии силы P_z изменяется воздушный зазор между якорем и сердечником, это приводит к изменению индуктивности обмотки, что и фиксируется электрическим прибором.

Тарирование динамометра заключается в нагружении его известными силами и записи соответствующих показаний прибора, по данным строится тарировочный график.

4.4 Графоаналитический метод обработки опытных данных (на примере сил резания)

Зависимость степенная

P_z → S при V, t = const

P_z1→ S₁

P_z2→ S₂

P_z3 → S₃

P_z = С_p S^Yp определим C_P u Yp

lg Pz = lg Cp + Yp lg S

q = m + Yp U

tg L = Yp m = lg Cp

Опытная формула Pz

Pz = Cp·t^{X p}·S^Yp·Kp кГс

Cp – коэффициент, учитывающий физико – механические свойства обрабатываемого материала.

t – глубина резания, мм.

S – подача, мм/об

Xp, Yp – показатели степени

Kp – коэффициент, учитывающий все остальные условия обработки (геометрию инструмента, СОЖ, состояние материала).

При обработке углеродистых сталей

Cp = 300; Xp = 1; Yp = 0,75

4.5 Влияние различных факторов на силы резания

а) скорость резания. изменяется усадка стружки

б) физико- механические свойства обрабатываемого материала

Pz =Cp б_в^0,35

в) глубина резания и подача г) передний угол

X p =1 Yp = 0,75

д) угол в плане е) износ инструмента

ж ) СОВ и СОЖ.

При обработке углеродистых сталей уменьшает усилие резания на 15…20%, при обработке жаропрочных сталей возможно увеличение усилий на 10 %.

5. Скорость резания при точении

Связь между скоростью резания и стойкостью установлена экспериментально.

V₁·T^m₁ = V₂·T₂^m = V_n T_n^m = A = const

Данная зависимость между V и T называется законом скорости – стойкость.

Произведение скорости резания на соответствующую стойкость в степени «m» – есть величина постоянная. V₁ = A / T₁^m

А – коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние всех факторов.

m – показатель относительной скорости, и зависит от свойств инструментального материала и в частности от красностойкости (теплостойкости). Чем выше теплостойкость, тем выше показатель «m».

При обработке углеродистых сталей инструментом из Р18 m = 0,125.

Инструментом из ВК и ТК m = 0,2…0,25

V₁ / V₂ = (T₂ / T₁)^m; V₂ = V₁ (T₁ / T₂)^m; T₂ = T₁ (V₁ / V₂)^1/m

V = A/ T ^{1/ 8}; T = A/ V⁸ – при обработке стали резцом из Р18

При ↑ периода стойкости в 2 раза знаменатель выражения ↑ в 1,09 раза, а при ↑ V в 2 раза – в 256 раз. Таким образом, стойкость незначительно влияет на изменение скорости резания, а изменение скорости резания вызывает очень большое изменение стойкости. Данный закон справедлив для определенного диапазона.

Стойкость выбирается по справочнику:

Для проходных, подрезных и др. Т = 30…45 мин

Для фасонных Т = 120 мин

Все факторы, влияющие на изменение стойкости, так же влияют на скорость резания. Скорость резания назначается по опытным данным.

V = C_v / T^m·t^Xv·S^Yv·Kv м/мин

Где C_v – коэффициент, учитывающий физико - механические свойства обрабатываемого материала. Значение C_v, m, Xv, Yv приводятся в справочниках для стандартных условий

Kv – коэффициент, учитывающий изменения условия обработки.

При точении углеродистых сталей Xv = 0,15; Yv = 0,3

Kv = Kr·Kg·Kч·Kч₁·Km·K_l·K_o·K_h·K_n

Где Kr – коэффициент, учитывающий радиус скругления при вершине;

Kg – коэффициент, учитывающий сечения державки

Kч; Kч₁ – коэффициент, учитывающий главный и вспомогательный углы в плане

Km – коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемого материала

K_l – коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя

K_o – коэффициент, учитывающий влияние СОЖ

K_h – коэффициент, учитывающий допускаемую величину износа

K_n – коэффициент, учитывает вид обработки.

Эта формула справедлива для определенного вида обработки.