35.Влияние различных факторов на силы резания

1. Влияние ширины и толщины среза на величину силы Р_Z.

Толщина а и ширина в среза не в одинаковой степени влияют на величину силы резания. Исследование проведены в 1922-25гг. Челюсткиным, позволили установить, что сила резания возрастает пропорционально увеличению ширины среза. Однако рост силы резания отстает от увеличения толщины среза. Отставание роста силы резания от увеличения толщины среза можно объяснить следующим: с увеличением толщины среза нагрузка на единицу длины режущего лезвия возрастает. В связи с этим увеличивается температура резания, что приводит к уменьшению сил трения, усадки стружки и снижению сопротивления обрабатываемого материала пластическому деформированию

Таким образом, при снятии слоев с заданным сечением или площадью поперечного сечения среза силы резания тем меньше, чем меньше ширина и больше толщина среза.

2. Влияние свойств обрабатываемого металла на силы резания

При снятии стружки металл не только срезается, но и претерпевает сильную пластическую деформацию. К тому же заметное влияние на величину сил резания оказывают силы трения стружки и обрабатываемого материала соответственно о переднюю и заднюю поверхности зуба инструмента. Однако необходимо учитывать, что в процессе обработки металл в зоне резания сильно разогрет. Значит, его свойства могут отличаться от свойств, которые характерны для него при обычной комнатной температуре, т.е. при статических испытаниях. Поэтому точной и однозначной зависимости между силой Р_Z и пределом прочности на разрыв σ_в обрабатываемого материала, а также твердостью НВ его и другими механическими характеристиками не имеется. Вместе с тем установлено, что силы резания растут при увеличении σ_в и НВ, пластичности и вязкости обрабатываемого материала.

3. Влияние свойств инструментального материала на величину силы резания Р_Z

Это влияние может быть вызвано только различием в силах трения коэффициент трения) между обрабатываемым и инструментальным материалом. Внутри групп быстрорежущих сталей и вольфрамокобальтовых твердых сплавов коэффициентов трения и усадки не отличаются, а следовательно Р_Z не изменяется. При обработке инструментами оснащенными вольфрамотитанокобальтовыми твердыми сплавами, величина Р_Z немного уменьшается с увеличением содержания карбидов титана ТiС.

4. Влияние скорости резания на величину силы Р_Z

При малой скорости резания, когда нарост не образуется, сила резания велика. По мере дальнейшего повышения скорости резания высота нароста, а следовательно, и действительный передний угол уменьшаются. Одновременно с этим возрастает коэффициент усадки стружки, и увеличиваются силы резания. Работа на очень высоких скоростях резания приводит к значительному повышению температуры резания, в результате чего уменьшается коэффициент трения, а следовательно, и сила Р_Z.

5. Влияние переднего и заднего угла на величину Р_Z

При увеличении γ облегчается врезание зубьев инструмента в деталь, улучшается сход стружки, уменьшается деформация обрабатываемого материала и снижается коэффициент усадки стружки, а следовательно, уменьшается сила Р_Z.

С уменьшением угла α увеличивается контакт задней поверхности инструмента с обрабатываемой деталью, что приводит к росту сил трения и резания.

6). Мощность резания и мощность станка

Для разрушения материала срезаемого слоя и превращения его в стружку необходимо затратить некоторое количество энергии и произвести работу резания. Мощность, непосредственно затрачиваемая на осуществление процесса резания, называется эффективной мощностью и обозначается Ν_е. Если при резании направления действующей силы резания Р и скорости резания υ совпадают, то Ν_е = 60Рυ.

Учитывая КПД кинематических цепей η<1, мощность электродвигателя металлорежущего станка может быть определена по формуле:

N_эд = N_е/η

Эффективная мощность Ν_е в общем случае является суммарной мощностью, затраченной в процессе резания всеми составляющими Р_х, Р_у, Р_Ζ силы резания. Мощность осевой составляющей силы резания

Ν_ех = Р_хnS

n – частота вращения заготовки

S – продольная подача

Мощность радиальной составляющей силы резания

N_еу = Р_хуvcos90⁰=0, т.к вектор Р_у  

Мощность вертикальной составляющей Р_Z, направление которой совпадает с направлением скорости резания, определяется уравнением

N_еZ = Р_Zυ

Следовательно, эффективная мощность с использованием этих уравнений определяется как

Ν_е =Ν_ех + Ν_еу + Ν_еΖ = Р_хnS + Р_Z υ

Скорость подачи, выраженная произведением nS, примерно на два порядка меньше окружной скорости υ. Ν_ех составляет 1-2%, а основная доля эффективной мощности приходится на Ν_еΖ. В связи с этим в расчетах Ν_е заменяют Ν_ех и Ν_е = 60 Р υ