Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Сила резания металлов

01.02.2019

Распределение сил при резании металлов


Режущая часть инструмента простой формы ограничивается задней и передней поверхностями, положение которых определяется задним и передним углами (рис. 270). Во время работы режущая часть находится под действием системы сил, распределенных соответствующим образом. На передней поверхности инструмента действуют нормальная сила Nп, противодействующая силе, которая деформирует срезаемый слой, и касательная сила Fп, создающая трение между передней поверхностью инструмента и сходящей по ней стружкой. На задней поверхности инструмента при этом действует нормальная сила N3, противодействующая силе, деформирующей металл под поверхностью резания, и касательная сила F3, вызывающая трение между задней поверхностью инструмента и поверхностью резания. Следовательно, суммарная сила, действующая в направлении резания, Pz составляет

Так как силы трения зависят от коэффициента трения на передней поверхности инструмента uп и от коэффициента трения на его задней поверхности u3, то

Тогда сила, действующая в направлении резания,

Отношение К нормальной силы, действующей на задней поверхности инструмента, к нормальной силе на его передней поверхности составляет

Закон политропической зависимости при пластической деформации сжатия, примененный к резанию металлов, устанавливает зависимость нормальной силы на передней поверхности инструмента от условного предела текучести, поперечного сечения срезаемого слоя и его усадки, которая характеризует степень пластической деформации этого слоя.

где o0 — условный предел текучести, кг/мм2;

b — ширина срезаемого слоя, мм;

а — толщина срезаемого слоя, мм;

el — предельная усадка срезаемого слоя;

m — показатель политропы сжатия.

Тогда окончательное уравнение силы, действующей в направлении резания, приобретает вид

Суммарная сила, действующая в направлении, перпендикулярном направлению резания, Py составляет

После преобразований, аналогичных предыдущим, сила, перпендикулярная направлению резания, преобретает окончательное выражение

Равнодействующая сил, действующих в направлении резания и в перпендикулярном к нему направлении, P составляет

Из выражений составляющих сил следует, что общая сила резания зависит от очень многих условий, а именно: от физико-механических свойств обрабатываемого металла, характеризуемых условным пределом текучести и показателем политропы сжатия, от ширины и толщины срезаемого слоя, степени пластической деформации, косвенно отражаемой величиной продольной усадки срезаемого слоя, от положения задней и передней поверхностей режущего инструмента, определяемого соответственными углами.

Опытные зависимости сил резания


Направление и величину сил резания необходимо знать для расчета прочности металлорежущих инструментов, зажимных принадлежностей и приспособлений и механизмов металлорежущих станков. Оно необходимо также для определения жесткости технологической системы, состоящей из инструмента, обрабатываемой заготовки, приспособления и станка, так как жесткость, т. е. сопротивление упругим деформациям, влияет на точность и чистоту обработки. Кроме того, силы резания необходимо знать для подсчета потребного крутящего момента при работе с вращающейся заготовкой или вращающимся инструментом и для определения потребной мощности.

Однако многообразие условий, влияющих на величину силы резания, и недостаточная полнота теоретических зависимостей, затрудняют применение расчетных уравнений для их практического использования. Вместе с тем в результате Проведения большого количества исследований различных видов механической обработки металлов установлена с достаточной для практических целей степенью точности зависимость силы резания от основных условий, влияющих на ее величину. Главными условиями, которые влияют на величину силы резания, являются свойства обрабатываемого металла, ширина и толщина срезаемого слоя.

Таким образом, появились упрощенные уравнения с небольшим числом входящих в них членов, позволяющие достаточно надежно решать практические задачи определения силы резания в разных видах механической обработки металлов. В эти уравнения входят коэффициент, выражающий свойства обрабатываемого металла и условия резания, глубина резания и подача, заменяющие ширину и толщину срезаемого слоя. Влияние глубины резания и подачи на силу резания не прямо пропорционально и эти величины входят в уравнение силовой зависимости в соответственных степенях, показатели которых больше при глубине резания и меньше при подаче. В общем виде упрощенное уравнение силы резания, действующей в направлении рабочего движения, следующее:

где Pz — сила резания, действующая в направлении рабочего движения, кг;

CP — коэффициент, характеризующий свойства обрабатываемого металла и условия резания;

t — глубина резания, мм;

Xp— показатель степени при глубине резания;

sz — подача на один режущий элемент, мм/дв.ход или мм/об;

ур —показатель степени при подаче;

Z — число одновременно работающих режущих элементов.

Это уравнение является по своему строению общим для всех видов механической обработки металлов. Меняются только числовые значения коэффициента и показателей степени, определяемые по справочным данным, составленным на основании большого количества исследований, а в каждом отдельном случае механической обработки изменяется глубина резания, подача и число одновременно работающих режущих элементов.

Тем не менее в практике расчета сил резания для некоторых видов механической обработки металлов многолезвийными инструментами расчетное уравнение отличается внешним видом от рассмотренного типового. Это внешнее отличие, хотя оно и не раскрывает физического смысла уравнения, в действительности не нарушает принципиальной общности содержания и строения обоих уравнений.

Общая сила резания при работе инструментом, имеющим, кроме главного, одно вспомогательное лезвие, складывается из силы, действующей в направлении рабочего-движения Pz, силы, действующей в направлении подачи Px, и силы, действующей в направлении, перпендикулярном направлению рабочего движения и направлению подачи Py (рис. 271). Размерное соотношение этих сил таково, что первая из них является наибольшей, а вторая — наименьшей.

Так при точении

Ho в зависимости от вида инструмента параметров его режущей части и условий резания соотношение сил резания меняется в широких пределах. Из параллелепипеда сил следует, что равнодействующая сила P равняется

Крутящий момент


Окружная сила резания при механической обработке металлов с вращающейся заготовкой или вращающимся инструментом создает крутящий момент. Крутящий момент представляет собой произведение силы на плечо. В выражении крутящего момента при резании металлов плечом является половина диаметра заготовки или режущего инструмента. С учетом размерности уравнение крутящего момента имеет вид

где M — крутящий момент, кгм;

Pz — окружная сила резания, кг;

d — диаметр заготовки или инструмента, мм.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: