15 Влияние нароста на процесс резания.  При резании вязких металлов на передней поверхности резца у режущей кромки часто обнаруживается кусочек приварившегося металла, называемый наростом. Явление нароста состоит в следующем. При скольжении стружки по передней поверхности резца возникают силы трения, задерживающие ее движение. Вследствие этого деформацияв слоях металла, расположенных ближе к передней поверхности резца, увеличивается. Частицы металла этих слоев отделяются от непрерывно движущихся верхних слоев стружки и привариваются к передней поверхности резца, образуя нарост. Большое давление резания способствует упрочнению металла нароста. С течением времени нарост увеличивается (за cчет наращивания новых слоев металла), причем образуется часть нароста, свешивающаяся над задней поверхностью резца (б). В некоторый момент эта часть нароста отрывается от основной массы и, попадая между задней поверхностью резца и обработанной поверхностью (в), вдавливается в последнюю ( г).

Частицы нароста, оставшиеся на передней поверхности резца, также отрываются от него и уносятся со стружкой (д). Такие срывы нароста происходят быстро один за другим (70—80 срывов в секунду), что объясняется, по-видимому, вибрациями, возникающими в процессе резания.

Образование и срыв нароста.

 При низких скоростях (3—5 м/мин) нарост не образуется. При более высоких скоростях резания (до 60— 80 м/мин) стали средней твердости происходит более или менее заметное образование нароста. При скорости свыше 60—80 м/мин нарост наблюдается реже, а при еще более высоких скоростях он совсем не заметен.

Нарост обладает повышенной твердостью и поэтому может резать обрабатываемый материал, защищая режущую кромку от непосредственного воздействия стружки. В этом случае соприкосновение стружки с резцом происходит на площадке передней поверхности, удаленной от режущей кромки. Это улучшает условия работы резца при обдирочной работе.

При чистовых работах нарост вреден. Сорвавшиеся и вдавленные в обработанную поверхность частицы нароста образуют неровности, недопустимые при чистовой обработке деталей. При резании чугуна и других хрупких металлов нарост не образуется. Силы, действующие на резец. В результате сопротивления срезаемого слоя металла деформации сжатия, трения стружки о переднюю поверхность резца и некоторых других причин возникает сила резания. При работе токарного резца  эта сила разлагается на три составляющие — собственно силу резания Рz силу подачи Рх и радиальную силу Ру. Сила резания Pz, касательная к поверхности резания, действует в направлении главного движения. Сила Рх действует в направлении подачи. Радиальная сила Ру перпендикулярна к подаче. Все три силы измеряются в килограммах (кг).

16. Силы резания при точении. Общие сведения. Равнодействующая и составляющие силы резания металлов.

При резании на резец действуют силы давления срезаемого слоя и обрабатываемой заготовки, а также силы трения о резец сходящей стружки и поверхности резания заготовки. При сложении этих сил образуется равнодействующая сила Р (см. рис. 173), которая в пространстве направлена по-разному в зависимости от геометрии резца, его установки, глубины резания и подачи, свойств обрабатываемого материала и других факторов. В связи с этим силу Р трудно измерить; для удобства измерений и расчетов эту силу представляют разложенной в пространстве по системе прямоугольных координат на три составляющие: силу резания Рг, силу подачи Рх, радиальную силу Ру.

Сила Рг определяет крутящий момент на шпинделе, эффективную мощность резания. По этой силе рассчитывают на прочность звенья привода шпинделя. Она определяется по формуле

Рг = CpztX/"Sy"z,

где С — коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала; х и у — соответственно показатели степеней при глубине резания и подаче. При обработке чугуна, стали, бронзы х ~ 1, у ~ 0,75.

Для более точных расчетов Рг учитывают скорость резания, величину углов резца, материал его режущей части, наличие и вид охлаждающей жидкости и т. д. Сила Ргизмеряется в плоскости резания.

Сила Р.,. измеряется в плоскости, параллельной основной, и направлена в сторону, обратную подаче; она используется для расчетов на прочность звеньев цепи подачи станка.

СилаРу измеряется в той же плоскости, что и силаР^., и направлена перпендикулярно к силе Рх. Силы Рг, Рх, и Ру могут быть измерены инструментальными динамометрами или рассчитаны. Сила Рх составляет 10-25 % от Рг, а сила Ру — 30-50 % от Р2.

При обработке металлов резанием необходимо преодолеть силы сопротивления резанию Они образуются из сопротивления срезаемого слоя деформации и сдвигу отдельных элементов стружки, а также трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца об обрабатываемую деталь В дальнейшем рассматривается равнодействующая сил сопротивления резанию (R).

При точении равнодействующую R раскладывают на три взаимно перпендикулярные составляющие силы, действующие на резец (рис 290):

P_z - сила резания, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения,

P_z - осевая сила, или сила подачи, направленная вдоль оси обрабатываемой детали в с горону, противоположную направлению подачи,

P_z - радиальная сила, направленная горизонтально и перпендикулярно оси обрабатываемой детали.  Сила резания, сила подачи и радиальная сила измеряются в килограммах. Самой большой из трех сил является сила резания, она примерно в 4 раза больше силы подачи и в 2,5 раза больше радиальной силы. Сила резания зависит от механических свойств обрабатываемого материала, определяющих его прочность; от площади  поперечного сечения среза, углов заточки резца, скорости резания; качества смазочно-охлаждающей жидкости и др.  Большое влияние на величину силы резания оказывает прочность обрабатываемого материала и его способность к упрочнению (наклепу): чем они выше, тем больше сила резания. Чтобы охарактеризовать сопротивляемость различных материалов на резец резанию, установлены понятия удельное давление резания и коэффициент резания. Если силу резания Р_z разделить на площадь поперечного сечения среза f, получим удельное давление резания, обозначаемое буквой р:

р =  Р_z /f кГ/см² Следовательно, удельное давление резания есть сила резания Р_z приходящаяся на единицу площади поперечного сечения резца. Из самого определения понятно, что удельное давление резания измеряется в килограммах на квадратный миллиметр (сокращенно кГ/cм²) .  Удельное давление резания для одного и того же материала не является постоянной величиной: оно изменяется с изменением всех факторов, влияющих на силу резания. С увеличением прочности обрабатываемого материала и угла резания удельное давление резания увеличивается, а с увеличением площади поперечного сечения среза - уменьшается.  Для более точной характеристики сопротивляемости различных материалов резанию установлено понятие коэффициента резания. Коэффициентом резания К называется удельное давление резания в килограммах на квадратный миллиметр, измеренное при следующих постоянных условиях резания:  глубина резания t - 5 мм;  подача s - 1 мм/об;  передний угол γ - 15°;  главный угол в плане φ - 45°,  режущая кромка резца - прямолинейная и горизонтальная;  вершина резца закруглена радиусом R=1 мм;  работа производится без охлаждения.