§1. Элементы режима резания при точении.
При обработке нас интересует качество и производительность, т.е. время обработки.
Основное время обработки То:
To = Li/Sm = Li/Son
L – длина обработки в направлении обработки с учетом врезания и перебега;
Sm – минутная подача;
i- число проходов;
n – частота вращения шпинделя.
Из 2-х скоростей выбираем одну и определим n:
n = (1000*v)/(π*D) об/мин;
D – наружрый диаметр заготовки;
i= Zобщ/t
Zобщ – суммарный припуск на обработку;
t – глубина резания;
To = (L*Zo*π*D)/(t*So*1000*v) = c/t*So*v)
c = (L*Zo*π*D)/1000.
Т.е. основное время отработки зависит от глубины резания t, подачи S, скорости v, которые являются элементом резания.
Глубина резания – толщина слоя срезаемого за один проход, замереное ┴ к обработаной поверхности.
t= (D – d)/2 (рис 1.3)
при одной и той же глубине резания и подаче форма срезания зависит от φ. С увеличением φ увеличивается ширина срезаемого слоя в и уменьшается его толщина а, т.е., уменьшаются удельные тепловые и силовые нагрузки на режущую кромку.
a = So*sinφ b = t/sinφ
схема обработки пластинчатых материалов при свободном прямодольном резаньи ( в обработке участвует только главная режущая кромка φ = 90˚, λ = 0˚) рис 3.2.
вначале при внедрении резца в металл он испытывает упругие деформации, которые при достижении предела текучести переходят в пластические, и дальше металл разрушается, т.е., срезается стружка. Впереди режущего клина находится зона деформации АОЕ ограниченая начальной АО и конечной ОЕ поворотами скольжения, вдоль которых происходят начальные АО и конечные ОЕ пластинчатые сдвиги металла. При реальной скорости резания эта зона сужается и практически распологается в плоскости ОF названой плоскостью скалывания. Срезаная стружка проходит по передней поверхности резца,
контактируя с ним на длине lи дополнительно формируется, т.е., сжимается. Чем больше деформация стружки, тем хуже резание.
Степень деформаци стружки определяет коэфициент усадки стружки:
ζ = L/L1 = F1/F
L – длина пути обработки;
L1 - длина стружки, срезаной на этом пути;
F1 – площадь поперечного сечения срезаемой стружки;
F – площадь поперечного сечения среза F = t*S
3.2. Сущность процесса резания и стружкооброзования
Выяснение сущности процесса резания необходимо для повышения производительности и качества обработки, повышения стойкости инструмента и уменьшение затрат энергии.
Обрабатываемые материалы условно делятся на хрупкие и пластичные.
Хрупкие – материалы, которые разрушаются в пределах прямой пропорциональности (до т.А рис 3.3.), т.е., до наступления пластической деформации.
Пластичные материалы – материалы, которые разрушаются примерно в т. В кривых Гука, т.е., при достижения предела текучести. В этом случае срезаная стружка и обработаная поверхность пластически деформируются (наклепаны). ζ = 1.....6 (1.3.....3) – чаще.
Степень деформации стружки можно определить по её внешнему виду рис. 3.4.:
Если стружка срезаная в виде отдельных элементов правильной трапецеевидальной формы, то это элементная стружка.
Если стружка отделяется в виде витков со следами поверхностного скалывания, по которым сружка легко ломается – суставчатая стружка.
Если стружка сходит в виде сплошной прочной ленты – сливная стружка.
При обработке хрупких материалов образуются отдельные элементы стружки - (сыпучая) неправильной формы стружка.
Наиболее деформированая – элементная стружка, наименее – сливная.э
На степень деформации стружки оказывает влияние:
вид обрабатываемого материала;
геометрия инструмента;
режим резания (t, S, v)
для Ст45 v = 1.5 м/мин – элементная;
v = 5.....10 м/мин – суставчатая;
v = >15 м/мин – сливная.
Т. е., резание с высокой скоростью дает не только высокую производительность, но и минимальные затраты энергии.
Образование нароста.
При образовании пластичных материалов в резбе больших давлений и температур может наступить момент, когда коэф. трения стружки о переднюю поверхность резца больше коэфициента внутренего трения в слоях размягченной стружки. При этом на поверхности резца образуется прочно припаяная застойная зона, которая при v = 10....50 (25-30) м/мин увеличивает образуемый нарост.
Образование нароста желательно при черновой обработке (предохраняет резец от износа, уменьшает силу резания) и не желательно при чистовой обработке (снижает качество поверхности, трудно выдержать размеры).
Силы резания и их расчет.
В
се
элементарные силы резания действующие
на лезвие инструмента приводят к одной
суммарной силе резания Р (рис 3.6), которая
раскладывается на Р = Рx
+ Рy + Рz.
Рz – главная сила резания, направление которой совпадает с направлением главного движения резания. Она максимальная по твеличине и действует с максимальной скоростью. На её реализацию расходуется 98% резания. При вращении ГДР она действует по касательной и называется касательной силой резания.
Р y - нормальная (радиальная) сила резания, направленая перпендикулярно обрабатываемой поверхности и проходящая через ось вращения заготовки. Так как в ее направлении нет перемещения, то она не влияет на мощность резания (Nрез), но влияет на точность обработки.
Рx – осевая сила резания совпадающая с направлением подачи и паралельна оси вращения ГДР. На её реализацию идёт 2% мощности.
При обработеке резцом с φ=45°, γ = 15°, t >S
Рz : Рy : Рx =1 : 0.4 : 0.25
Рz = Cpz *t ˆxpz *Soˆ ypz *vˆn*K
Cpz – коэфициент зависящий от вида материала;
хpz, ypz , n – табличные показатели степени;
К – поправочный коэфициент;
К = Км*Кц*К*Кг*Кh*Ксож.
К – учитывает влияние состояние материала, углов φ и γ, радиуса при вершине r, величины затупления h и наличии СОЖ (смазочная охлаждаемая жидкость).
Лекция №4
Рz оказывает основное влияние на Nэ.
Nэ = (Pz*v)/(60*102) = Pz*v (Вт)
На силы резания существенно влияет вид обрабатываемого материала. При обработке пластичных материалов из-за затрат на энергию на пластичную деформацию, силы резания = в среднем в 1,5 .....2,0 больше чем при обработке аналогичных хрупких металов.