Силы резания, мощность резания, прочностные расчеты

Равнодействующая R представляет собой геометрическую сумму трех

_ _ _ _ ______________

составляющих: R = Pz + Py + Px, модуль | R | = √ P² z + P² y + P² x или

R ≈ 1,1 Рz. (4)

Так как главная составляющая Рz отличается от равнодействующей R всего на 10%, при расчетах используют только значение Рz, такая погрешность удовлетворяет силовые расчеты и уменьшает их объём.

При наружном точении и растачивании значение Рz, в килограммах определяется по формуле:

Рz = С_рt^xS^yV^z кг., (5)

где Ср – коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала и условия обработки определяется по справочным таблицам. t – глубина резания, назначается технологом из допустимых справочных данных. S – подача, назначается технологом из допустимых справочных данных. При изменении условий обработки в формулу вводятся поправочные коэффициенты. Х,У,Z показатели степени, являющиеся тангенсами угла наклона прямых графиков зависимости силы резания от глубины резания, подачи и скорости резания определяются из справочных таблиц.

Для создания необходимых усилий резания требуется станок, который сможет создать такие условия, то есть все его детали и двигатель выдержат предполагаемую нагрузку. Промышленность выпускает станки различной мощности, и чтобы определить, на каком станке можно обработать заготовку заданными режимами определяют мощность, которая образуется в зоне резания от заданных условий обработки по формуле: N_e = кВт, (6)

Эффективная мощность (мощность в зоне резания) где P_z — сила резания, кгс; V — скорость резания, м/мин.

Для определения мощности электродвигателя станка с учетом его к.п.д. используют формулу:

, кВт, (7)

η _ст - к.п.д. станка (0,75).yη

Для определения мощности, потребляемой электродвигателем станка из

сети, используют формулу:

, кВт (8)

- к.п.д. электродвигателя (0,97).

В резании принимают участие и резец, и двигатель, и деталь, и механизмы станка. Во время больших перегрузок один из элементов системы СПИД может не выдержать нагрузку, поэтому расчет ведут по наиболее слабому звену. Станки подбирают по требуемой мощности, детали станков рассчитываются и проверяются на заводах-изготовителях, поэтому слабым звеном могут быть заготовка (изделие) или инструмент. Изделие проверяют на жесткость, то есть определяют какую силу резания, выдержит заготовка до допустимого для неё прогиба. В зависимости от способа закрепления заготовки её прогиб от одинаковой силы резания может быть больше или меньше, поэтому одна и та же заготовка может выдержать большую или меньшую допустимую силу резания в зависимости от способа закрепления.

Допустимую силу резания определяют по формуле:

P_{z доп=} ; (9)

κ_ж – коэффициент жесткости, учитывает способ закрепления детали

κ = 3 – деталь закреплена в патроне консольно

κ=48 – деталь закреплена в двух центрах

κ=110 – деталь закреплена в патроне и в центре задней бабки

ƒ – допустимый прогиб (не более 0,4 мм)

Е – модуль упругости ≈ 2∙10⁴, кг/мм²

J – момент сопротивления ≈ 0,04 d⁴, мм⁴

L – расстояние между точками крепления и опасным сечением.

Резец проверяют по прочности на изгиб, так как резец для работы закрепляется в резцедержателе и четверть или третья часть резца выступает за опорную поверхность резцедержателя, а на вершину резца действует сила резания, поэтому резец испытывает деформацию изгиба. Резец должен выдерживать изгибающий момент от сил резания. Для проверки резца определяют допустимую силу, которую он выдержит на изгиб, и эта сила должна быть больше действующей силы резания или равна ей. Допустимую силу определяют из равенства изгибающих моментов - момента действующего на резец и момента, который может выдержать резец:

Р_z∙ℓ = [σ_изг]∙ w; P_{z доп=} ; (10)

[σ_изг] – допустимое напряжение на изгиб державки резца прямоугольного сечения

ℓ – плечо (вылет резца) – расстояние от вершины резца до опорной поверхности резцедержателя ≤1,5 Н; Н – высота державки резца.

w – момент сопротивления; w = , где (11)

В – ширина державки, Н – высота державки.

Результаты проверки должны удовлетворять условию Р_z ≤ P_{z доп}, где

Р_z - действующая сила резания;

P_{z доп} – сила, которую выдержит резец.

Литература:

1. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием. – М.: Машиностроение, 1981. 287 с., ил. 26…29.

6. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др. Под общ. ред. А. М. Дальского. М.: Машиностроение, 1985.—448 с., ил. с.446…470.

Контрольные вопросы:

1. Как располагаются составляющие силы резания в пространстве?

2. От чего зависит направление и величина силы резания?

3. Для чего нужно измерять силу Рz?

4. Какие параметры определяют мощность резания?

5. Какие элементы системы СПИД подвергают проверочным расчетам?

6. Что означают слова – «влияние элемента режима резания на главную составляющую силы резания»?

7. Почему силу Рz называют главной составляющей силы резания?

Тема 5: Физические основы процесса резания

Цель: Ознакомить студентов с процессами, происходящими в металле в процессе отделения стружки.

План:

1. Деформация металла.

2. Упрочнение металла.

3. Нарост металла.

4. Теплота в зоне резания.

Дата добавления: 2014-11-16