14.2 Определение усилия резания параллельными ножами

Если эти ножницы не имеют прижима, то схема резания будет иметь вид (рис.11.1):

Рисунок 14.1 – Схема резания ножницами с параллельными ножами

У таких ножниц процесс резания состоит из 3-х этапов:

1. Вмятие ножей в металл. усилие при этом нарастает по выпуклой параболической кривой (рис.14.2), постепенно достигая величины Р_max в начальный период среза.

Рисунок 14.2 – Усилие на разных стадиях резания

Этот период продолжается, пока степенрь деформации не станет равной ε_в= z_в/h, где z_в – глубина погружения ножей в металл на стадии вмятия.

2. Срез (сдвиг металла по плоскости резания). В этой стадии усилие резания изменяется пропорционально площади среза. Окончание среза – при ε_н = z_н/h, где z_н – глубина внедрения в конце среза.

3. Скалывание (отрыв) неразрезанной, остающейся части сечения.

Максимальная величина усилия резания равна:

,

где к₁= τ_max /σ_в = 0,6÷0,7 (для мягких и твердых металлов соответственно);

τ_max – напряжение среза, МПа;

σ_в – предел прочности металла, МПа;

F_ср – площадь среза.

В момент начала среза высота сечения равна: h – z_в= h (1–ε_в).

Поэтому:

,

где b – ширина разрезаемой полосы.

В действительности усилие резания будет большим из-за затуп-

ления ножей и увеличения зазора между ними при их длительной

работе:

, (14.1)

где к₂ – коэффициент, учитывающий затупление ножей; к₂ = 1,1÷1,2 при резании горячего металла;

к₃ – коэффициент, учитывающий увеличение зазора между ножами; к₃ = 1,2÷1,3.

В табл. VII.1 [1] приведены ориентировочные значения ε_в для различных случаев резания.

Если у ножниц нет прижима, то при вмятии ножей прокат поворачивается под действием момента М = Т·с (рис.14.1). Т.к. величины плеч моментов а и с точно не известны, то рекомендуется определять распирающее усилие Т по экспериментальным данным:

Т = (0,15÷0,25) Р.

Если ножницы оснащены прижимом (рис.11.3), то Т уменьшается:

Т' = (0,10÷0,15) Р,

а усилие на прижиме будет равным:

Q = (0,03÷0,05) P.

При наличии прижима период вмятия сокращается, а значение Р_max растет, т.к. увеличивается площадь среза. Т.к. значение ε_в в этом случае неизвестно, то за максимальное усилие резания принимают его верхнюю оценку:

.

Рисунок 14.3 – Схема резания ножницами с прижимом

14.3 Определение усилия резания гильотинными ножницами

Т.к. у гильотинных ножниц один из ножей является наклонным, то сопротивление резанию оказывает только часть сечения разрезаемой полосы в виде треугольника АВС (рис.11.4):

Рисунок 14.4 –Схема резания гильотинными ножами

При этом срез происходит только по его части, в виде трапеции ABDE. В треугольнике DEC происходит скалывание металла. Глубина надреза z = h – ED, а отношение ε_н называется относительной глубиной надреза. Оно зависит от механических свойств металла (его пластичности).

Площадь оказывающего сопротивление срезу сечения:

.

Усилие резания:

, (14.2)

где к₁ – как у ножниц с параллельнвми ножами;

к₂ – коэффициент, учитывающий затупление ножей; к₂ = 1,2÷1,3;

к₃ – коэффициент, учитывающий увеличение зазора между ножами; с учетом отгибания вниз отрезанной части металла к₃ = 1,4÷1,6.

Величина ε_н находится по табл. VII.1 [1].

Формула (14.2) справедлива при tgα > h/b. Если tgα ≤ h/b, то это резание параллельными ножами и усилие резания следует находить по (14.1).