32.Источники возникновения сил резания

В процессе резания на лезвия инструмента действуют силы сопротивления перемещению его по траектории относительного рабочего движения. Результирующая этих сил называется силой резания. Силы сопротивления рабочему движению лезвия не стабильны: их значения могут колебаться от ±(5…10)% от средней величины. По тем же причинам нестабильно и направление действия силы резания, которые изменяется одновременно с текущим значением силы резания. Периодические изменения (колебания) силы резания могут привести к нежелательным вибрациям.

Источниками возникновения сил резания являются:

а) сопротивление обрабатываемых материалов пластической деформации стружкообразование;

б) сопротивление пластически деформированных металлов разрушению в местах возникновения новых поверхностей;

в) сопротивление срезаемой стружки дополнительной деформации изгиба и ломанию;

г) силы трения на лезвии и других трущихся поверхностях рабочей части инструмента.

Силу резания принято обозначать буквой Р.

Для решения ряда теоретических и практических задача, например для определения эффективной мощности, затрачиваемой на резание, крутящего момента, передаваемого зубчатыми колесами коробок скоростей и подач, прогиба и, следовательно, точности диаметра при обработке нежестких валов, требуется знание, как значения действующей силы резания, так и направления ее действия. Вычислять значения силы резания по размерам контактных площадок на лезвии и распределенному по ним неравномерному давлению сложно и трудоемко. Эти задачи решаются более просто, если нагрузку на лезвия заменить эквивалентной по значению и направлению действия результирующей силой резания, которая может быть выражена вектором .

Точка приложения силы может быть условно отнесена к различным участкам режущего лезвия в зависимости от решаемой задачи. Так, если рассматривают действие силы резания на резец, ее принято относить к вершине резца.

Если силу резания относят к обрабатываемой заготовке, точку ее приложения полагают лежащей на окружности наибольшего радиуса заготовки.

Более обоснованно рассматривать результирующую силу приложенной к середине фактически режущей части кромки.

33.Разложение результирующей силы резания

В общем случае вектор результирующей силы в зависимости от комплекса условий резания имеет различные значения и направления действия. Для удобства расчетов результирующую силу резания рассматривают в пространственной декартовой системе координат XYZ. В резании металлов приняты следующие принципы ориентации системы координат. Начало системы координат принято совмещать с точкой 1 вершины резца, установленной на высоте оси вращения заготовки.

Ось Х располагается горизонтально параллельно оси вращения обрабатываемой заготовки; ось У горизонтальна и  оси вращения заготовки (параллельно оси У обычно располагают геометрическую ось державки резца); ось Z вертикальна и направлена вниз.

Вектор равнодействующей силы может быть спроецирован на оси X, Y и Проекция силы на ось Х называется осевой составляющей Р_х силы резания. Осевая составляющая Р_х равна сопротивлению обрабатываемого материала врезанию резца в направлении подачи S и действующих в этом направлении сил трения. Значение осевой составляющей Р_х необходимо знать при расчетах на прочность опор шпинделя и механизма подачи станка.

Проекция силы на ось У называется радиальной составляющей Р_у силы резания. Она изгибает обрабатываемую заготовку в горизонтальной плоскости, что может служить причиной снижения точности обработки длинных заготовок, а также вызывает нежелательные вибрации.

Проекция силы на ось Z называется вертикальной (главной) составляющей Р_Z силы резания. Если точка приложения равнодействующей лежит на высоте оси вращения заготовки, направления вертикальной составляющей Р_Z и вектора окружной скорости заготовки υ совпадают. Вертикальная составляющая силы резания Р_Z равна суммарному действию сил сопротивления металла срезаемого слоя пластической деформации стружкообразования, разрушения, связанного с образованием новых поверхностей, изгиб стружки и сил трения, действующих в направлении оси Х. Каково же соотношение между составляющими силы резания?

Это соотношение не постоянно. Например, при резании сталей вновь заточенными резцами с главным углом в плане φ=45⁰ имеют место соотношение За время резания до последующей переточки лезвие резца изнашивается. Износ передней поверхности мало влияет на соотношение составляющих силы резания. Износ же задней поверхности лезвия существенно влияет на значения горизонтальных составляющих Р_х и Р_у. За период стойкости они постепенно возрастают и перед повторной переточкой практически устанавливается равенство всех трех составляющих силы резания, т.е Р_х ≈ Р_у ≈ Р_Z.

Все прочностные и мощностные расчеты ведутся по максимально достигаемым значениям составляющих силы резания. Из написанных выше соотношений между ними следует, что наибольшей из составляющих является вертикальная составляющая Р_Z и, следовательно, она в основном определяет ход процессов, протекающих в зоне стружкообразования.

В технической литературе по резанию металлов и технологии машиностроения под «силой резания» принято понимать вертикальную (главную) составляющую и обозначать ее буквой Р, без указания индекса.

Лишь в тех случаях, когда имеются в виду определенные составляющие, употребляются вышеприведенные обозначения Р_х, Р_у, Р_Z. Согласно правилам сложения векторов значения равнодействующей силы резания.