5.4 Стойкость режущих инструментов

Продолжительность резания новым или переточенным режущим инструментом до его отказа, то есть до достижения предельно допустимого износа, называется периодом стойкости T. Иногда для выражения технологических возможностей период стойкости инструмента дается в метрах пути резания (T_L) и в количестве деталей, обработанных между двумя переточками.

Чем больше интенсивность изнашивания, тем меньше период стойкости инструмента. Он служит количественным выражением интенсивности изнашивания и сильно изменяется в зависимости от условий резания - режимов резания, геометрических параметров, режущей части и так далее.

Одним из основных факторов, определяющих период стойкости инструментов, является скорость резания. Это обусловлено тем, что в зависимости от скорости изменяется температура в зоне резания.

Анализ зависимостей T=f(V) приводит к выводу, что для каждого вида обработки, обрабатываемого инструм. материалов существует максимально достижимое, предельное значение периода стойкости T_пр.

T=C_T/v^μ или T=C_V/T^m:

где C_T и C_V –постоянные величины для данных условий резания, зависит от материала инструмента, обрабатываемого материала, среза, геометрии инструмента, условий охлаждения μ=1/m или m=1/μ.

m=0.1-0.12 – точение стали быстрорежущими резцами без охлаждения, m=0.2 – с охлаждением, m=0.08-0.1 – точение чугуна быстрорежущими резцами, m=0.2-0.3 – точение чугуна и стали твердосплавными резцами, m=0.3-0.5 – нарезание резьбы, протачивание.

V^μ*T=C_T=const;

6 Силы и работа резания

6.1 Система сил при свободном резании

Рассмотрим систему сил, возникающих при свободном резании . На переднюю поверхность резца давит стружка с силой R_п, которая является равнодействующей нормальной силы Nп и силы трения стружки о переднюю поверхность F_п,т.е. R_п, = N_п +F_п. В то же время на заднюю поверхность резца вблизи режущей кромки действует нормальная сила упругого противодействия обрабатываемого материала N_з, и сила трения о заднюю поверхность инструмента F_з. Они дают результирующую силу R_з. Так как задний угол а мал, а при наличии площадки износа на некотором участке задней поверхности он равен нулю, в расчетной схеме принимаем направление сил F_з, и N_з, т. е. направление F_з противоположно вектору скорости резания и. Для осуществления процесса резания или сохранения равновесия резца к нему извне должна быть приложена сила, равная по величине и противоположная по направлению силе R==R_п+ R_з .

Разложим силуR, приложенную к резцу, на две составляющие: 1) Р_z в направлении главного движения резания (назовем ее главной силой); 2) Р_y в направлении, совпадающем с осью резца (назовем ее радиальной силой резания).

Рисунок 6.1 – Схема сил, действующих на резец

Спроектируем действующие силы на направление осей у и 2:

P_z = N_п cos g + F_п sin g+ F_з;

P_y= — N _п sing + F_п cos g + N_з.

Силы, действующие на передней и задней поверхностях инструмента, а также вдоль осей у и z, можно рассчитать теоретически на основе теорий пластичности, упругости и др. Теоретические уравнения, однако, сложны и не совсем точны; в них используются коэффициенты, которые характеризуют свойства обрабатываемого материала и численные значения которых неизвестны. Поэтому на практике силы резания определяют экспериментальным путем.