4 5.Силы резания. Источник возникновения сил сопротивл. Резанию. Результирующая и составляющая силы резания.

Р ассмотрим систему сил, действующих при свободном резании. На переднюю поверхность резца давит стружка с силой R₀, которая является равнодействующей нормальной силы N и силы трения стружки о переднюю поверхность F_тр, т.е. R₀=N+ F_тр. В то же время на заднюю поверхность резца вблизи режущего лезвия действует нормальная сила упругого противодействия обрабатываемого материала N^’и сила трения о заднюю поверхность инструмента F_тр^’ . Они дают результирующую силу R_1. Т.к. задний угол α мал, а при наличии износа на некотором участке задней поверхности равен нулю, за расчетную схему принимаем направление сил F_тр^’и N^’, т.е. направление F_тр^’ противоположно вектору скорости резания v. Для осуществления процесса резания или сохранения равновесия резца к нему извне должна быть приложена сила, равная по величине и противоположная по направлению силе R=R₀+R₁.

Суммарную равнодействующую всех сил, действующих на резец со стороны обрабатываемого металла, можно назвать силой сопротивления резанию (стружкообразованию) R= . Где: Р_z – сила резания, или тангенциальная сила, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения; Р_х – осевая сила, или сила подачи, действующая параллельно оси заготовки в направлении, противоположном движению подачи; Р_у – радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки.

На силы резания влияют следующие факторы: обрабатываемый материал, глубина резания, подача, передний угол (угол резания), главный угол в плане, радиус закругления при вершине, смазочно-охлаждающие технологические среды, скорость резания и износ инструмента.

Сила резания может быть рассчитана по формуле: Р=СрtХрSУpНВZp, где коэффициент Ср и показатели степени хр, ур и zр для всех трех составляющих силы резания – справочные величины (Грановский 177). Полученные значения составляющих сил резания необходимо умножить на поправочные коэффициенты, учитывающие влияние: а) главного угла в плане ; б) радиуса r₀ закругления вершины резца; в) максимального линейного износа h3мах.

46.Теоретическая уравнению силы резания (уравнение Зварыкина)

В своих работах К.А. Зворыкин делает попытку вывести теоретическим путем расчетную формулу для силы резания, находит главные факторы, влияющие на силу резания. Им сделан вывод о том, что работа, затраченная на срезание единицы объема стружек, уменьшается с увеличением толщины стружек. Сила резания изменяется пропорционально ширине срезаемого слоя. Совсем другие результаты получились, когда сечение срезаемого слоя изменялось только за счет его толщины. К.А. Зворыкин делает вывод, что удельная работа резания – величина не постоянная, а переменная и уменьшается с увеличением толщины срезаемого слоя. Была предложена эмпирическая зависимость для расчета удельной работы резания:

где К' – удельная работа резания при толщине срезаемого слоя 1 мм;

а – толщина срезаемого слоя, мм.

Так К.А. Зворыкин первым из исследователей экспериментально доказал, что удельная работа резания убывает с увеличением толщины срезаемого слоя. Если указанные данные рассмотреть в осях координат, где ордината – отношение силы резания к ширине среза, а абсцисса – толщина

среза, то сила резания изменяется по линейному закону. Графически это изображается наклонной прямой линией, проходящей выше начала координат и отсекающей положительную ординату. Уравнение имеет вид

Fx = K1b + K2ab,

где Fx – сила резания, Н; K1, K2– коэффициенты с размерностью соответственно Н/мм и МПа; a, b – соответственно толщина и ширина срезаемого слоя, мм.

Отсюда следует, что сила резания изменяется пропорционально ширине и непропорционально толщине срезаемого слоя.