Силы резания при процессах формирования поверхностей
Равнодействующая сила резания и ее составляющие
Для совершения процесса пластического деформирования металла в зоне стружкообразования, т. е. отделения срезаемого слоя от обрабатываемого тела, со стороны передней поверхности инструмента к обрабатываемому телу прикладывается сила R, являющаяся равнодействующей нормальной силы N и силы трения F. Кроме того, в связи с процессами контактного взаимодействия по главной и вспомогательным задним поверхностям со стороны инструмента к обрабатываемому телу прикладываются нормальные и касательные силы.
Таким образом, суммарная сила R— сила резания, действующая со стороны инструмента на обрабатываемое тело— является векторной суммой нормальной силы N и силы трения F, действующих со стороны передней поверхности на срезаемый слой и стружку, нормальной силы ni и силы трения F2, действующих со стороны главной задней поверхности (площадки износа) на обрабатываемое тело, нормальной силы N2 и силы трения F2, действующих со стороны вспомогательной поверхности (площадки износа) на обрабатываемое тело:
(1)
Со стороны обрабатываемого тела на инструмент действует равная по величине, но противоположно направленная сила R.
Для практического использования силу резания R принято раскладывать на три взаимно перпендикулярные силы Pz, Ру, Pх (рис. 5):
Pz — тангенциальная (вертикальная, основная) составляющая силы резания;
|
|
Рy — радиальная составляющая силы резания;
Рх — осевая составляющая силы резания.
Согласно этой схеме:
(2)
На рисунке 5 сила R условно приложена к вершине резца. При токарной обработке при условии, что вершина резца расположена на уровне оси вращения детали, силы Ру и Рх расположены в горизонтальной плоскости, а сила Pz расположена вертикально. Сила Ру расположена перпендикулярно оси вращения детали, а сила Рх параллельно оси вращения детали.
При значении главного угла в плане φ = 45° соотношение величины сил Pz, Py, Рх следующее:
Pz>Py>Px (3)
Рис. 5. Силы при несвободном резании
Неравенство сил Ру и Рх объясняется существованием побочного резания по вспомогательной режущей кромке. Кроме того, отношение сил РУ/РХ зависит от величины главного угла в плане. С ростом j отношение Ру/Рх уменьшается.
Сила Pz используется для определения мощности главного движения, расчета резца на прочность и его виброустойчивость. Сила Ру используется при решении задачи на определение точности размеров детали и ее формы, виброустойчивости системы шпиндель — деталь— резец — суппорт. Сила Рх используется для определения мощности вспомогательного движения. Кроме того, силы Pz, Ру, Рх используются при расчете на прочность и износостойкость деталей станка и выборе подшипников.
|
|
При свободном прямоугольном резании (угол λ = 0) со стороны обрабатывающего тела на резец действуют две составляющие Pz и Ру (рис. 6). Для таких условий резания с некоторым допущением механику процесса резания можно рассматривать как двухмерную плоскую задачу. Плоскость, в которой рассматривается механика процесса, расположена по середине активной части режущей кромки.
Рис. 6. Силы при свободном прямоугольном резании
Двухмерная задача механики процесса резания для условий схемы (модели) с единственной плоскостью сдвига дана на рис.1.1. Ниже рассматривается механика процесса резания без учета сил, действующих по главной задней поверхности инструмента (по площадке износа) и вспомогательной задней поверхности инструмента (по площадке износа). В основу этой схемы положен основной закон механики. Сила R, действующая со стороны передней поверхности инструмента на плоскость сдвига, равна и противоположно направлена силе, действующей со стороны плоскости сдвига на переднюю поверхность инструмента. Согласно этой схеме, проекцию силы резания R на плоскость сдвига Rτ принято называть силой сдвига. Процесс резания будет совершаться в том случае, когда сила Rτ будет равна или несколько больше суммы сопротивлений пластическому деформированию ту, действующих по всей плоскости сдвига, площадь которой равна .
|
|
В связи с этим равенство принято называть уравнением условия резания при образовании сливных стружек.
(4)
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 353; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!