Влияние на силы резания свойств обрабатываемого материала, материала инструмента и скорости резания

Критерии затупления (критерий максимального износа).

Физическая природа изнашивания

Абразивное изнашивание – происходит в результате мех. зацепления выступающих поверхностей на трущихся поверхностях сопр-ая их скалыванием, срезанием, а так же истиранием режущих поверхностей инструмента.

Адгезионное изнашивание – происходит в результате прилипания/схватывания трущихся поверхностей и последующего отрыва мельчайших частиц материала и инструмента; для наступления схватывания необходимо сближение поверхностей на расстояние параметра кристаллической решётки.

Диффузионное изнашивание – диффузионное растворение металла инструмента в обработанном металле, при температуре 800-850^оС, при таких температурах работают твёрдые сплавы. Быстрее всего диффундирует углерод, медленнее W, Co, Ti.

Окислительное изнашивание – основано на коррозии твёрдых сплавов при нагреве их в среде кислорода; при температуре 700-800 ^оС, кислород вступает в реакцию с фазой твёрдого сплава и карбидами W и Ti, вследствие чего твёрдость продуктов окисления в 40-60 раз ниже твёрдости сплава. Они быстро разрушаются, нарушая монолитность сплава, что создаёт условия для выкрашивания.

Критерий затупления режущего инструмента - критерий отказа режущего инструмента (лезвия), характеризуемый максимально допустимым значением износа режущего инструмента (лезвия), после достижения которого наступает его отказ. (Износ - величина, характеризующая изменение формы и размеров режущего инструмента вследствие изнашивания при резании.)
Критерий отказа режущего инструмента (Критерий отказа) - определяется в зависимости от требований к обработке при выполнении конкретной технологической операции. Например, на операциях предварительной обработки критериями отказа могут быть приняты предельно допустимые значения износа инструмента по задней поверхности лезвия, определенные по условию его рациональной эксплуатации; значения силы резания.

37. Силы резания при точении (схема действия, составляющие). Действующие на резец силы (рис.) обычно приводятся к силам упругой Рупр и пластической Рпл деформаций, действующим нормально к передней поверхности резца, и силам Р'упр и Р'пл, действующим нормально к задней поверхности резца.

Рис. 255. Силы резания при точении.
В свою очередь силы трения Т = μ (Рупр + Рпл) и Т = μ (Р'упр + Р'пл) действуют соответственно вдоль передней и задней поверхностей резца.
Упомянутая система сил приводится к равнодействующей силе R (рис. 255, б).
Равнодействующая сила резания R обычно раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие Рх, Ру и Рz. Составляющая сила Pz, действующая в плоскости резания, называется силой резания. По этой силе определяют крутящий момент на шпинделе станка, мощность резания и производят расчет механизма коробки скоростей и прочности резца. Составляющая сила Ру, действующая в горизонтальной плоскости и совпадающая с направлением поперечной подачи, называется радиальной силой. Сила Ру действует на обрабатываемую заготовку, изгибая ее, что влияет на точность обработки и одновременно отжимает инструмент от заготовки.
Составляющая Рх действует в горизонтальной плоскости, совпадает с направлением продольной подачи и называется силой подачи. Силу Рх должен выдержать механизм подач станка.
Величина силы резания Pz определяется по формуле, полученной обработкой опытных данных: Pz = Cpt^Xp S^Уp кГ,
где Ср — коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого металла; t — глубина резания в мм; S — подача в мм/об; Хр и Ур — показатели степени при глубине резания и подачи.
Значение Ср и показатели степеней Хр и Ур для конкретных условий приведены в различных нормативных материалах, откуда их и выбирают для практических целей.
Обычно Ур = 0,75, а Хр = 1, вследствие чего для уменьшения силы резания при обтачивании с одним и тем же сечением среза f = tS рекомендуется выполнять обработку при большей подаче и меньшей глубине резания.
Вычислив силу Рг, переходят к определению сил Рх и Ру.
Однако соотношение сил Pz: Рх: Ру зависит от элементов режущей части резца и режимов резания (t, S, V), от свойств обрабатываемого материала и износа резца, от условий резания и других факторов. В среднем соотношение составляющих сил резания можно принять: Pz: Ру: Рх = 1: 0,45: 0,35.

38. Частные случаи действия сил резания. Равнодействующая.
Суммарную равнодействующую всех сил, действующих на резец со стороны обрабатываемого металла, можно назвать силой сопротивления резанию (стружкообразованию) R=. Где: Р_z – сила резания, или тангенциальная сила, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения; Р_х – осевая сила, или сила подачи, действующая параллельно оси заготовки в направлении, противоположном движению подачи; Р_у – радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки.

Влияние скорости резания: На уч-ке от V₁-V₂ скорость резания уменьшается,т.к. появляется нарост на инструменте, что приводит к уменьшению усадки стружки и соответственно к уменьшению силы. На уч-ке V₂-V₃ происодит срыв нароста, что увеличивает усадку и увеличивает силы резания. При скорости более V₃ коэф усадки уменьшается. а след-но уменьшаются силы резания. P_z=c/V^0.15; P_y=c/V^0,3

Влияние материала заготовки и мат-ла инструмента. Чем тверже метал, тем сильнее он сопротивляется проникновению инструмента, т. об. При обработке стали силы резания больше чем при обраб чугуна, т.к. при обработке хрупких мат-ов степень плстической деформации ниже а след-но ниже сопротивляемость.

Различное влияние мат-ла режущей части на силы резания объясняются различным коэфиц трения. Коэфиц трения у твердосплавных меньше чем у углеродистых, а у керамических меньше чем у твердосплавных.

На силы резания влияют следующие факторы: обрабатываемый материал, глубина резания, подача, передний угол (угол резания), главный угол в плане, радиус закругления при вершине, смазочно-охлаждающие технологические среды, скорость резания и износ инструмента.

Во избежание смещения резца от действия сил Р_у и Р_х он должен быть прочно закреплен в резцедержателе. Напряжения, вызванные в державке силами Р_z, Р_у и Р_х, не должны повышать напряжений, допускаемых материалом державки по его прочности и жесткости. Большие напряжения создаются и в режущей части инструмента, поэтому сила Р_z должна быть меньше силы, допустимой для режущей части резца.

Сила резания может быть рассчитана по формуле: Р=Ср×t^Хр×S^Уp×НВ^Zp, где коэффициент Ср и показатели степени х_р, у_р и z_р для всех трех составляющих силы резания – справочные величины (Грановский 177). Полученные значения составляющих сил резания необходимо умножить на поправочные коэффициенты, учитывающие влияние: а) главного угла в плане j; б) радиуса r₀ закругления вершины резца; в) максимального линейного износа h_3мах.

Работа резания в общем случае (в джоулях) рассчитывается по формуле: W=P_z×L, где Р_z – сила резания, действующая в направлении скорости резания (Н); L – путь, проходимый режущим инструментом, м.

Эффективную мощность, Вт, затрачиваемую на резание, рассчитывают по уравнению N_e=Рu/60, где u - скорость резания, м/мин; Р=Р_z – сила резания, Н. С учетом КПД станка легко подсчитать и необходимую (расчетную) мощность электродвигателя: N_эл=N_e/h.

Дата добавления: 2014-10-17