Металлорежущие станки
Профессиональное образование

2.10. Силы, действующие на режущий инструмент

Зная силы, действующие в процессе резания, можно рассчитать и выбрать режущий инструмент и приспособления, определить мощность, затрачиваемую на резание, а также осуществлять рациональную эксплуатацию станка, инструмента и приспособлений.

Образование стружки в процессе резания происходит под действием силы резания, преодолевающей сопротивление металла. Силу Р резания, Н, при обработке точением можно разложить на три составляющие (рис. 2.10): тангенциальную Рz, направленную вертикально вниз и определяющую мощность, потребляемую приводом главного движения станка; радиальную Ру, направленную вдоль поперечного движения подачи (эта сила отжимает резец и учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечного движения подачи станка); осевую Рх, направленную вдоль продольного движения подачи (эта сила стремится отжать резец в сторону суппорта и учитывается при определении допустимой нагрузки на резец и механизмы станка при продольном движении подачи).

Рис. 2.10. Силы, действующие на резец:
1 — резец; 2 — заготовка; Р — сила резания; Рх, Ру и Рz — составляющие силы резания; Dr — направление главного движения резания; Ds — направление движения подачи; t — глубина резания

Между тремя составляющими силы резания существуют примерно следующие соотношения: Ру = (0,25...0,5)Рz; Рх = (0,1...0,25)Рz.

В большинстве случаев Рz ≈ 0,9Р, что позволяет производить многие практические расчеты не по силе Р резания, а по тангенциальной ее составляющей Pz.

В процессе резания на значение Рz, Ру и Рх влияют следующие факторы: обрабатываемый металл, глубина резания, подача, передний угол, главный угол в плане, радиус скругления режущей кромки, СОЖ, скорость резания и износ резца.

Физико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на значение силы резания. Чем больше предел прочности при растяжении σв и твердость обрабатываемого металла, тем больше Рz, Ру и Рх.

Увеличение глубины резания и подачи также приводит к увеличению составляющих силы резания, причем глубина резания больше влияет на силу резания, чем подача.

Чем меньше передний угол лезвия γ, тем больше сила резания.

При увеличении главного угла φ в плане сила Ру резко уменьшается, а сила Рх увеличивается. Для твердосплавных резцов при увеличении φ от 60 до 90° сила Р. практически не изменяется. При увеличении радиуса r скругления режущей кромки силы Рz и Ру возрастают, а сила Рх уменьшается.

СОЖ уменьшают силу Р. при небольшой толщине срезаемой стружки, увеличение толщины среза и скорости резания снижает эффект применения СОЖ.

При увеличении скорости резания от 50 до 500 м/мин сила Рz значительно уменьшается; дальнейшее повышение скорости резания дает лишь небольшое уменьшение силы Pz.

Износ резца по задней поверхности значительно увеличивает силы Ру и Рх.

Материал режущей части резца также оказывает влияние на силу резания; например, твердосплавные резцы снимают стружку с несколько меньшей силой резания, чем резцы из быстрорежущей стали.

Контрольные вопросы

  1. Можно ли для практических расчетов использовать не силу резания Р, а ее тангенциальную составляющую Рz?
  2. Какое влияние на силу резания оказывают: СОЖ, увеличение скорости резания, износ резца, инструментальный материал?

Рейтинг@Mail.ru