Фрезерное дело
профтехобразование

§ 61. Составляющие силы резания и мощность при фрезеровании

Для отделения стружки необходимо приложить силу. Отделяющаяся стружка при точении будет воздействовать на резец в виде равнодействующей силы R (рис. 194). Эту силу можно разложить на три составляющие: окружную Рz радиальную Ру и осевую Рх.

Рис. 194.

Окружная (тангенциальная) составляющая сила резания Рz (ее иногда называют тангенциальной, окружной или касательной составляющей) направлена вертикально вниз. Эта составляющая является наиболее важной.

Она влияет на мощность, необходимую для осуществления процесса резания. Величина силы Pz зависит от ряда факторов: ширины и толщины среза (глубины резания и подачи), свойств обрабатываемого материала, износа инструмента и др.

Радиальная составляющая Ру направлена горизонтально, перпендикулярно оси вращения обрабатываемой заготовки. Она отжимает резец от обрабатываемой заготовки. Эта сила оказывает большое влияние на точность обработки и на вибрации, возникающие в процессе резания.

Осевая составляющая Рх действует параллельно оси вращения обрабатываемой заготовки в направлении, противоположном направлению подачи, и определяет силу, необходимую для осуществления подачи суппорта с закрепленным в нем резцом.

Для прямозубой цилиндрической фрезы равнодействующую силу резания R всех одновременно режущих зубьев фрезы можно разложить на следующие составляющие: окружную (тангенциальную) составляющую Pz, направленную по касательной к траектории движения точки на лезвии фрезы (перпендикулярно радиусу), и радиальную составляющую Ру, направленную по радиусу (рис. 195).

Рис. 195. Разложение равнодействующей силы резания на составляющие при цилиндрическом фрезеровании

Равнодействующую силу R можно разложить по правилу параллелограмма на две взаимно перпендикулярные составляющие: горизонтальную Рh и вертикальную Pv.

Окружная составляющая силы резания Pz, как и при точении, оказывает влияние на эффективную мощность резания. С учетом этой силы производят расчет звеньев механизма главного движения на прочность. При цилиндрическом фрезеровании радиальная составляющая силы резания отжимает фрезу от обрабатываемой заготовки, изгибает оправку и оказывает давление на подшипники шпинделя станка. Горизонтальная составляющая силы резания Рh воздействует на механизм подачи стола фрезерного станка. С учетом максимальной величины этой силы рассчитывают звенья механизма подачи и элементы крепления заготовки в приспособлении. Вертикальная составляющая силы резания Pv при фрезеровании против подачи стремится приподнять стол фрезерного станка над его направляющими (рис. 195, а), а при фрезеровании на подаче — прижать стол к направляющим (рис. 195, б). При фрезеровании цилиндрической фрезой с винтовыми зубьями действует еще осевая составляющая силы резания Рх. Она стремится сдвинуть фрезу вдоль оправки. Резание праворежущими фрезами предпочтительнее, так как в этом случае осевая составляющая силы резания направлена в сторону заднего конца фрезерного шпинделя, т. е. в сторону жесткой опоры.

Составляющие силы резания измеряют с помощью динамометра. Существуют приборы для измерения только какой-либо одной составляющей (например, окружной) или двухтрех составляющих силы резания одновременно.

Иногда применяют динамометры месдозы. Прибор должен быть обязательно протарирован, т. е. снимаются показания прибора при воздействии определенной приложенной силы. По этим данным строится тарировочный график. Желательно, чтобы прибор тарировался до проведения экспериментов и после их окончания. Оба тарировочных графика должны совпадать между собой.

Эксперименты по определению составляющих сил резания проводятся по заранее разработанной методике в определенной последовательности, при строгом соблюдении постоянства всех факторов, кроме исследуемого.

Допустим, требуется определить влияние ширины фрезерования на окружную силу резания. В таком случае надо произвести измерение силы при различной ширине фрезерования. Все прочие факторы (геометрические параметры фрезы, марка обрабатываемого инструментального материала режущей части фрезы, условия охлаждения, станок, приспособление, величина износа зубьев фрезы и т. д.), а также параметры режимов резания (скорость резания, подача на зуб, глубина фрезерования) должны быть неизменными.

После экспериментов обрабатывают результаты. Обработка сводится к построению соответствующих графиков, получению математических зависимостей и т. д.

Таким образом, легко перейти от выражения тангенциальной составляющей силы резания Рz через физические параметры процесса резания (ширину среза и толщину среза) к выражению через технологические параметры процесса (глубину резания и подачу).

Формулу для силы Рz можно найти в справочниках по режимам фрезерования и в справочниках технолога.

Эффективная мощность Nc — мощность, необходимая для осуществления процесса резания (без учета к. п. д. станка). Она равна произведению окружной (тангенциальной) составляющей силы резания Рz (кГ) на скорость резания v (м/мин).

Рейтинг@Mail.ru