Разложение результирующей силы резания

Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит под действием внешней силы Р, приложенной со стороны инструмента к обрабатываемой заготовке. Направление вектора силы совпадает с вектором скорости резания V. Работа, затрачиваемая на деформацию и разрушение материала заготовки, расходуется на упругое и пластическое деформирование металла, его разрушение, преодоление сил трения задних поверхностей инструмента о заготовку и стружки о переднюю поверхность инструмента.

В результате сопротивления металла деформированию возникают реактивные силы, действующие на режущий инструмент. Это силы упругого (P_У1 и Р_У2) и пластического (Р_П1 и Р_П2) деформирования, векторы которых направлены перпендикулярно к передней и главной задней поверхности резца (рис. 91). Наличие нормальных сил обуславливает возникновение сил трения (Т₁ и Т₂), направленных по передней и главной задней поверхностям инструмента. Указанную систему сил приводят к равнодействующей силе резания:

R = P_У1+P_У2 + P_П2 + T₁+T₂.

Считают, что точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки инструмента (рис. 91). Абсолютная величина, точки приложения и направление равнодействующей силы резания R в процессе обработки переменны. Это можно объяснить неоднородностью структуры металла заготовки, переменной поверхностной твердостью материала заготовки, непостоянством срезаемого слоя металла (наличие штамповочных и литейных уклонов, и др.), изменением углов γ и α в процессе резания. Для расчетов используют не равнодействующую силу резания, а ее составляющие, действующие по трём взаим-ноперпендикулярным направлениям - координатным осям металлорежущего станка.

Рис. 12.2. Силы, действующие на резец в процессе точения.

Для токарно-винторезного станка: ось X - линия центров станки; ось Y - горизонтальная линия, перпендикулярная к линии центров станка; ось Z - линия, перпендикулярная к плоскости XOY (рис. 12.3).

Рис. 12.3. Разложение силы резания на составляющие.

Вертикальная составляющая силы резания P_z действует в плоскости резания в направлении главного движения (по оси Z). По силе P_z определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости XOZ, (рис. 12.4), изгибающий момент, действующий на тержень резца (рис. 12.5), а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.

Радиальная составляющая силы резания Р_у действует в плоскости XOY перпендикулярно к оси заготовки.

По силе Р_у определяют величину упругого отжатая резца от заготовки и величину деформации изгиба заготовки в плоскости XOY.

Осевая составляющая силы резания Р_х действует в плоскости XOY, вдоль оси заготовки. По силе Р_х рассчитывают механизм подачи станка, изгибающий момент, действующий на стержень резца.

По величине деформации заготовки от сил P_z и Ру рассчитывают ожидаемую точность размерной обработки заготовки и погрешность её геометрической формы. По величине суммарного изгибающего момента от сил P_z и Р_х рассчитывают стержень резца на прочность. Равнодействующая сила резания, Н

R = (12.2)

Силу Pz определяют по эмпирической формуле:

P_z = C_Pz·t^Xpz·S^Уpz·K_MPz, (12.3)

где C_Pz - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала обрабатываемой заготовки; K_Mp_z- коэффициент, учитывающий факторы, не вошедшие в формулу (углы резца, материал резца и т.д.).

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 98; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!