Вопрос 10. Общая схема сил, действующих на резец в процессе резания

Резание металла представляет собой сложный процесс, включающий ряд взаимодействующих явлений, к которым относятся:

· Упругое и пластическое деформирование;

· Интенсивное трение;

· Тепловыделение;

· Слипание материала детали с режущим инструментом;

· Износ инструмента;

· Повышение твердости и изменение структуры стружки и по­верхностных слоев обработанной детали;

· Наличие высоких давлений к температур в зоне резания.

Силы, действующие на резец при продольном точении, представ­лены на рис.I.

На резец действует суммарная сила Р, которая зависит от ге­ометрия режущей части, режимов резания, свойств обрабатываемого материала и других факторов. На практике эту силу раскладывает по трем направлениям, определявшим загрузку механизмов станка, дефор­мации детали и т.д. При продольном направлении точения этими осями буду:

Z – направление главного движения, которое выбрано по касатель­ной к поверхности резания и перпендикулярно к основной плоскости;

Рис. 1 Разложение силы резания (равнодействующей) на три составляющие:

Х – направление подачи (как правило, это направление параллель­но оси изделия при продольном точении);

У – направление, параллельное основной плоскости и перпендикулярно оси изделия.

Измеряя значения направляющих силы резания в заданных направ­лениях, можно произвести геометрическое сложение составляющих Р_Х, Р_У, Р_Z и получить общую равнодействующую Р.

При конструировании станков, приспособлений и режущих инструментов большой интерес представляет усилия, действу­ющие именно в этих направлениях.

Сила Р_Z – главная составляющая силы резания, нагружает меха­низм главного привода станка и определяет мощность, расходуемую в процессе резания.

Сила Р_Х – сила подачи, нагружает механизм подачи станка и ис­пользуется при расчетах этого механизма на прочность.

Сила Р_У – радиальная составляющая, определяет величину отжатия резца oт детали в радиальном направления и используется при расчетах технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД) на жесткость и точность.

Силы Р_Х, Р_У, Р_Z называются технологическими составляющими силы резания Р.

Мощность при резании, в основном, определяется значением крутящего момента на шпинделе станка и скоростью резания кВт.

Сила Р_Х может достигать больших значений, но скорость подачи S мм/мин очень мала, невелик и расход мощности в направлении X. Поэтому для практических расчетов эту мощность не учитывают и мощность резания определяют по вышеуказанной формуле, а силу Р_Z называют главной составляющей силы резания.

На рис.2. представлена схема сил при сверлении. Сила Р_Z - главная составляющая, она создает крутящий момент на сверле и яв­ляется основным потребителем мощности. В осевом направлении действует сила Р_Х - сила подачи.

Рис. 2. Схема действия сил резания при сверлении

При сверлении она может достигать очень больших значений, заг­ружая механизм подачи станка, который по этой причине обязательно рассчитывается на прочность. Силы Р_У действуют навстречу друг дру­гу и, если заточка сверла некачественная (например, отсутствует симметрия двух режущих кромок), возможен увод сверла от оси дета­ли или разбивка отверстия.

На рис. 3. изображены схемы действия сил при цилиндрическом фрезеровании.

Сила резания Р раскладывается на составляющие:

Р_Z - окружная сила (главная составляющая силы резания) соз­дает крутящий момент, ее величина определяется мощностью резания. Эта сила скручивает и изгибает оправку, на которой закреплена фре­за;

Р_У - радиальная сила, которая отталкивает деталь от фрезы в радиальном направлении. Эта сила также изгибает оправку, поэтому расчет на прочность и жесткость оправки ведется по суммарной силе Р_ZX.

Особое внимание следует уделить направлениям и величинам сил Р_Х и Р_У.

Р_Х - сила подачи; при цилиндрическом фрезеровании она сопостави­ма по величине с главной составляющей Р_Z.

Рис. 3. Схема действия сил резания при фрезерова­нии.

При встречном фрезеровании Р_Х загружает механизм подачи и по ней ведется расчет механизма подачи на прочность и определяется мощность электродвигателя.

При попутном фрезеровании (рис.3,б) эта сила действует в направлении подачи, значительно разгружая механизм подачи.

Р_у - вертикальная сила. Эта сила в зависимости от направления стремится приподнять деталь, или прижать ее к опорной поверхности стола или приспособления.

Поиск по сайту: