Составляющие силы резания

ТОЧЕНИЕ. РАСЧЕТ СИЛЫ И МОЩНОСТИ РЕЗАНИЯ

Краткие методические указания

Цель занятия

Целью занятия является закрепление теоретических знаний по разделу «Теоретические основы процесса резания», получение практических навыков расчета силы и мощности резания с использованием справочной литературы; знакомство с перечнем справочной литературы, возможной для использования при решении рассматриваемых задач; получение методических навыков обоснования и технически грамотной аргументации принятых решений.

Порядок подготовки к занятию и работы на нем

А) Подготовка к занятию:

1. Изучение теории вопроса, ознакомление с данной методической разработкой.

2. Ответы на вопросы для самопроверки.

3. Подбор справочной литературы и знакомство с ней в части касающейся.

Б) Работа на занятии:

1. Контроль теоретических знаний по теме.

2. Разбор примеров решения задач.

3. Решение задач.

4. Обсуждение полученных результатов.

Сила и мощность резания

Составляющие силы резания

При внедрении лезвия инструмента в тело заготовки в процессе резания возникают силы сопротивления перемещению инструмента. Силы сопротивления действуют на переднюю и главную заднюю поверхности инструмента. Результирующая этих сил называется силой резания.

Источниками возникновения силы резания являются:

- сопротивление обрабатываемого материала пластической деформации стружкообразования;

- сопротивление пластически деформированных материалов разрушению в местах возникновения новых поверхностей;

- сопротивление срезаемой стружки дополнительной деформации изгиба и ломанию;

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

Взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом осуществляется через контактные площадки, расположенные на передней и задней поверхностях. Материал воздействует на контактные площадки неравномерно распределенной нагрузкой (рисунок 1).

Рисунок 1 – Распределение давления на передней и задней поверхностях лезвия инструмента

Для решения ряда теоретических и практических задач (определение эффективной мощности, затрачиваемой на резание; определение крутящего момента, передаваемого зубчатыми колесами коробок скоростей и подач; определение прогиба и, следовательно, точности диаметра при обработке нежестких валов) требуется знать как значения действующей силы резания, так и направления ее действия. Вычислять значение силы резания по размерам контактных площадок на лезвии и распределенному по ним неравномерному давлению сложно и трудоемко. Такие задачи решаются путем замены распределенной нагрузки эквивалентной по значению и направлению действия результирующей силой резания .

Точка приложения силы может быть условно отнесена к различным точкам лезвия в зависимости от решаемой задачи. Если рассматривают действие силы резания на резец, точку приложения относят к вершине резца. Если рассматривают действие силы резания на заготовку, то точку ее приложения относят на окружность наибольшего радиуса заготовки.

Для удобства расчетов результирующую силу резания рассматривают в пространственной декартовой системе координат OXYZ (рисунок 2). Начало системы координат совмещено с вершиной резца, расположенной на высоте оси вращения заготовки. Ось OX горизонтальна и параллельна оси вращения заготовки. Ось OY горизонтальна и перпендикулярна оси вращения заготовки. Ось OZ вертикальна и направлена вниз.

Рисунок 2 – Составляющие силы резания

Результирующая силы резания проецируется на оси рассмотренной системы координат.

Проекция силы на ось OX называется осевой составляющей силы резания (осевой силой или силой подачи). равна сопротивлению обрабатываемого металла врезанию резца в направлении подачи и действующих в этом направлении сил трения. Значение осевой составляющей необходимо знать при расчетах опор шпинделя и механизма подачи станка.

Проекция силы на ось OY называется радиальной составляющей силы резания (радиальной силой). Она изгибает обрабатываемую заготовку в горизонтальной плоскости, что может служить причиной снижения точности обработки длинных заготовок, а также вызвать нежелательные вибрации.

Проекция силы на ось OZ называется вертикальной (главной) составляющей силы резания (окружной или тангенциальной силой). Составляющая равна суммарному действию силы сопротивления металла срезаемого слоя пластической деформации стружкообразования, изгиба стружки и сил трения, действующих в направлении оси OZ.

Наибольшей является вертикальная составляющая . Она в основном определяет ход процессов, происходящих в зоне стружкообразования. Соотношение между составляющими , , не постоянно. Так, при резании стали вновь заточенными резцами с главным углом в плане

Согласно правилам сложения векторов значение равнодействующей силы резания

(1)

Соотношение величин составляющих сил , и не остается постоянным и зависит от геометрических параметров режущей части резца, элементов режима резания, износа резца, физико-механических свойств обрабатываемого материала и условий резания.

Отношения и возрастают с увеличением износа резца; увеличение подачи увеличивает отношение ; уменьшение главного угла в плане увеличивает отношение . В некоторых случаях обработки одной из двух составляющих ( или ) может и не быть. Например, при разрезке прутка отрезным резцом отсутствует сила и тогда ; при подрезке торца трубы резцом с и отсутствует составляющая , при этом равнодействующая . Сила действует во всех случаях, и поэтому часто ее называют главной составляющей силы резания или просто силой резания.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: