51. Получение общей зависимости силы резания от режимных и иных параметров.

Суммарную равнодействующую всех сил, действующих на резец со стороны обрабатываемого металла, можно назвать силой сопротивления резанию (стружкообразованию) R= . Где: Рz – сила резания, или тангенциальная сила, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения; Рх – осевая сила, или сила подачи, действующая параллельно оси заготовки в направлении, противоположном движению подачи; Ру – 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. Во избежание смещения резца от действия сил Ру и Рх он должен быть прочно закреплен в резцедержателе. Напряжения, вызванные в державке силами Рz, Ру и Рх, не должны повышать напряжений, допускаемых материалом державки по его прочности и жесткости. Большие напряжения создаются и в режущей части инструмента, поэтому сила Рz должна быть меньше силы, допустимой для режущей части резца. Сила резания может быть рассчитана по формуле: Р=Сt^ХрzS^УpzV^Zpz, где коэффициент С и показатели степени х_рz, у_рz и z_рz для всех трех составляющих силы резания – справочные величины . 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 h_3мах.

толщина а и ширина Ь среза не в одинаковой степени влияют на величину сил резания. сила резания возрастает пропорционально увеличению ширины среза. Од­нако рост силы резания отстает от увеличения толщины среза. Найденная закономерность Р_z=f(а, b) име­ет вид

Р_z = С_Pz b ^xPz а^yPz

При обработке различных материалов (стали, чугуна, бронзы) в среднем приближении x_Pz=1,0,y_Pz = - 0,75, С_Pz= 150...200.

Влияние свойств обрабатываемого металла на силы резания. При снятии стружки металл не только срезается, но и претерпе­вает сильную пластическую деформацию. К тому же заметное влияние на величину сил резания оказывают силы трения струж­ки и обрабатываемого материала соответственно о переднюю и заднюю поверхности зуба инструмента. Однако необходимо учи­тывать, что в процессе обработки металл в зоне резания сильно разогрет. силы резания растут при увеличении ƃ_в, НВ, пластичности и вязкости обрабатываемого материала. На практике для узких групп металлов (сталей и чугунов) при расчете силы Р_z в зависимости от ƃ_в и НВ используются следующие эмпириче­ские формулы:

Р_z =С_м ƃ^q_b; Р_z= С_м НВ^q

где q=0,5. Этот показатель степени всегда меньше единицы.

Влияние скорости резания на величину силы Р_z. В тех областях скоростей резания, где уменьшается усадка стружки, снижается и сила резания и наоборот. при увеличении скорости резания сила резания изменяется так же, как и коэффициент усадки стружки. Возрастание усад­ки свидетельствует об уменьшении угла скалывания β₁ и соответ­ственно об увеличении поверхности, по которой происходит сдвиг. При этом повышается степень деформации металла, т. е. происходит его упрочнение, а значит, возрастают напряжения, при которых происходит сдвиг. А так как увеличиваются напряжения и площадь сдвига, то это неминуемо приведет к росту силы резания Р_z. Кроме того, сила резания и усадка зависят от коэффициента трения при деформировании срезаемого слоя. При малой скорости резания, когда нарост не образуется, сила резания велика.

Влияние переднего и заднего углов на величину силы резания Р_z. Как известно, при увеличении переднего угла γ облегчается врезание зубьев инструмента в деталь, улучшается сход стружки, уменьшается деформация обрабатываемого металла и снижается коэффициент усадки стружки, а следовательно, уменьшается сила Р_z.