1. Влияние условий обработки на величины составляющих сил резания
На величины составляющих силы резания влияют следующие факторы. Ниже рассмотрены важнейшие из них:
1. Обрабатываемый материал.
Чем выше механические характеристики обрабатываемого материала (предел прочности, твердость и т.д.), тем больше величины составляющих силы резания. На них также влияет состояние обрабатываемого материала. Так при обработке одного и того же материала, но различным образом обработанного термически (закаленного, нормализованного, отожженного и т.д.), величины составляющих силы резания различны.
2. Элементы режимов резания.
Чем больше глубина резания и величина подачи, тем больше площадь поперечного сечения среза и объем деформируемого материала, сопротивление его стружкообразованию и величины составляющих силы резания. Между глубиной резания и этими составляющими отсутствует прямая пропорциональность и показатели степени хРz, xРy, xРx близки к единице (рисунок 2).
Между величинами подачи, составляющими силы резания, существует прямая зависимость, но значения показателей степени yРz, yРy, yРx меньше единицы (0,75…0,80). Это явление объясняется тем, что с ростом величины подачи увеличивается толщина среза, а величина коэффициента усадки стружки снижается, так как толстые стружки деформируются меньше, чем тонкие. Согласно ГОСТ 25782-83. Коэффициент усадки стружки заменен другими (коэффициенты утолщения, уширения и укорочения стружки), однако вся литература по резанию металлов, изданная до настоящего времени, пользуется термином "коэффициент усадки стружки", поэтому мы временно будем использовать этот термин.
Следовательно, происходит некоторое снижение величины составляющих сил резания и зависимость их от величины подачи приобретает характер, показанный на рисунке 3.
Зависимость составляющих силы резания от скорости резания имеет вид «горообразной кривой», характерной для зависимости коэффициента усадки стружки от скорости резания. Чаще всего она такая, как показано на рисунке 4.
2. Влияние геометрических параметров режущего инструмента
Влияние геометрических параметров режущего инструмента на величины составляющих силы резания аналогично влиянию их на величину коэффициента усадки стружки. Наибольшее влияние имеют передний угол, главный угол в плане и радиус вершины.
Влияние переднего угла γ представлено на рисунке 5. С увеличением его силы резания уменьшаются, особенно резко при переходе от отрицательных значений угла к положительным. Это объясняется соответствующим уменьшением коэффициента усадки стружки за счет уменьшения сил трения на передней поверхности и снижения дополнительной усадки.
Влияние главного угла в плане на величины составляющих силы резания при rв = 0,5 мм представлено на рисунок 6, а. При увеличении главного угла в плане увеличивается толщина среза a:
a = S sinφ
и уменьшается коэффициент усадки стружки, что приводит к соответствующему снижению касательной составляющей силы резания Рz. Изменение главного угла в плане φ вызывает соответствующее изменение составляющих силы резания (рисунок 6, б):
(5)
(6)
Таким образом, наименьшее значение Рy имеет место при φ=90° (резец проходной упорный). Теоретически это значение должно быть равно нулю, но влияние упругого восстановления, участие в резании вспомогательной режущей кромки делают его отличным от нуля, но достаточно малым. Напомним, что составляющая Рy способствует возникновению вибраций, для снижения которых целесообразно применение резцов с φ = 90°.