Сила резания – результирующая сил сопротивления перемещению инструмента по траектории его рабочего движения.
Для удобства расчетов используют 3 составляющие сил резания: Px, Py,Pz.
Px – осевая составляющая силы резания – создает нагрузку на механизм подачи
Py – радиальная составляющая – перпендикулярно оси детали, создает давление на суппорт и отталкивает резец от детали, тем самым уменьшает глубину резания.
Pz – тангенциальная составляющая – изгибает резец в вертикальной плоскости
Сила резания R = ( + + )
По силе P определяет крутящий момент на шпинделе станка. По силе Rz можно определить эффективную мощность резания.
Mкр. = Pz*P/2; N = Rz*v
Обычно составляющие силы резания определяются экспериментально ли по ф-ле:
P = Cp* *Kp, где Cp и Kp - поправочные коэффициенты
Xp,Yp,Np – выбираются из справочников.
Соотношения между составляющими силой резания Pz:Py:Px = 1:0,4:0,3
Тепловые явления в зоне резания
При резании металла практически вся их энергия переходит в тепло.
Тепло концентрируется в 3-х зонах:
1 зона: в зоне деформации структур, в зоне упругого пластического деформирования обрабатываемого металла
2 зона: в зоне трения на передней поверхности
3 зона: в зоне трения на задней поверхности
Схема тепловых потоков при резании
Qq+Qn+Qз = qc+qq+qu+qoc
Отвод теплоты из зоны резания
Образованное тепло распространяется между стружкой qc – 60%, обрабатываемой деталью qq – 30%, инструментом qn – 5 % и окружающей средой qx – 5%
Уравнения теплового баланса: Qq+Qn+Qз = qc+qq+qu+qoc
Теплообразование влияет на процессе резания. Нагрев детали ведет к частичной потере точности размера, потере геометрической формы детали. Также изменяет структуру в поверхностном слое металла, снижает его твердость и износостойкость.
Для уменьшения влияния теплоты на процессе резания обработку ведут с применением СОТС – смазочно-охлаждающих технологических средств.
Виды СОТС: твердые, жидкие, пластичные, газообразные.
СОЖ – водные растворы минеральных электролитах, мыла, эмульсии, минеральные, животные, растительные масла, керосин и его растворы.
Твердые СОТС – неорганические материалы: тальк, графит. Медь, латунь, свинец, олово.
Пластичные СОТС – густые мази, полученные загущением масел.
Газообразные СОТС – воздух, азот, углекислый газ и кислород.
На практике при черновой и получистовой обработке применяют СОЖ, при обработке хрупких материалов (чугун серый) применяются газы.
Подача СОТС осуществляется либо через каналы в инструменте, либо подаются тонкой струей, через сало сразу в зону резания.
Стойкость инструмента
Важнейшим техническим и экономическим показателем процесса механической обработки является стойкость инструмента. Стойкостью называется время работы инструмента между переточками.
Зависимость скорости резания от стойкости : С увеличением скорости стойкость быстро снижается. lg V = C-m*lgT,
где С — постоянный коэффициент;
m — тангенс угла наклона к оси абсцисс — показатель относительной стойкости.
Очень высокая и очень низкая стойкость равно нежелательны. Чтобы получить высокую стойкость, надо снизить скорость, что снижает производительность обработки. При низкой стойкости инструмент нужно часто перетачивать, что ведет к непроизводительным потерям, снижению производительности обработки. Максимальная производительность будет достигнута при оптимальной стойкости.
21. Классификация стружек
Разделяют три вида стружек по виду строения:
Стружка скалывания или суставочная стружка. Состоит из отдельных элементов взаимосдвигнутых друг относительно друга. Образуется при невысоких скоростях резания и малом переднем угле. Также может образовываться при больших глубинах резания или при низкой пластичности материала
Сливная стружка – образуется при точении вязких материалов на высоких скоростях резания с большим передним углом. При малых глубинах резания стружка нежелательна, т.к. может застопорить механизм подачи станка, а также она очень сильно изнашивает поверхность детали (царапает, тем самым увеличивая шероховатость)
Стружка надлома – при точении хрупких материалов на средних скоростях резания с большим передним углом. Является не желательной.При возникновении риска стружки надлома перед обработкой резанием искусственно увеличивают вязкость, изменяют режимы резания, подбирают геометрию режущего инструмента.