Силы, возникающие при резании

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.