Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

Экспериментальное определение тангенциальной силы резания при точении

Методические указания

по выполнению лабораторной работы

для студентов специальности 151001

всех форм обучения

Одобрено

редакционно-издательским советом

Балаковского института техники, технологии и управления

Балаково 2011

Цель работы: изучение способов измерения силы в зоне резания. Получение статических характеристик тензометрических датчиков. Экспериментальное определение тангенциальной силы резания при точении на экспериментальном стенде с помощью современных аппаратных и программных средств.

1. Основные понятия

1.1 Важность измерения сил резания

Под точностью в технологии машиностроения понимается степень соответствия производимых изделий их заранее установленным параметрам. Одним из факторов, повышающих погрешность обработки, является возникновение упругих деформаций элементов технологической системы под действием сил резания. Кроме того, силы резания определяют нагрузки на станок и режущую систему. Поэтому исследование сил резания и их зависимостей от режимов резания является важной задачей в решении проблемы повышения точности изготовления изделий.

1.2 Механика возникновения сил резания при точении

Обрабатываемая продольным точением заготовка давит на резец с силой резания P, являющейся геометрической суммой нормальных сил и сил трения, возникающих в зоне резания. Под влиянием многочисленных факторов сила резания может изменять свою величину и направление в пространстве. Поэтому при измерении силы резания ее раскладывают на компоненты, каждая из которых является проекцией вектора силы на одну из трех координатных осей:

Направление осей выбирается таким образом, чтобы ось Z совпадала с направлением скорости главного движения (при продольном точении она направлена по касательной к окружности, образованной обрабатываемой поверхностью детали), ось X была направлена противоположно направлению подачи, а ось Y соответствовала правой системе координат (рис.1).

Рис. 1 – Сила резания при продольном точении

Составляющие силы резания, полученные таким образом, называются: P_x – осевая (сила подачи), P_y – радиальная, P_z – тангенциальная (главная).

Составляющие силы сопротивления резанию необходимы для расчетов при проектировании станков, инструментов и приспособлений, а также для расчетов жесткости технологической системы и погрешностей обработки. По составляющим силы резания рассчитывают потребляемую станком мощность.

Величины составляющих силы с достаточной для практики точностью можно рассчитать по формулам, полученным на основании экспериментальных данных.

Каждая составляющая силы резания зависит от параметров режима резания.

P_X = C_Px∙t^αpx∙s^βpx∙v^γpx

P_Y = C_Py∙t^αpy∙s^βpy∙v^γpy

P_Z = C_Pz∙t^αpz∙s^βpz∙v^γpz

Здесь C_Px, C_Py, C_Pz – коэффициенты, показывающие суммарное влияние параметров режима резания (t, s, v) на соответствующую компоненту силы резания, α_px, β_px, γ_px, α_py, βpy, γ_py, α_pz, β_pz, γ_pz - коэффициенты влияния каждого параметра режима резания на каждую компоненту силы резания.

Коэффициенты в этих формулах можно получить экспериментально с помощью серии однофакторных экспериментов, когда изменяется только один из параметров режима резания, и измеряется значение силы резания.

В данной работе рассматривается процедура экспериментального получения коэффициентов влияния параметров режима резания на одну из компонент силы резания.