Основы теории резания металлов

Основные факторы, влияющие на силу резания

Зная силы, действующие в процессе резания, можно рассчитать и выбрать режущий инструмент и приспособления, определить мощность, затрачиваемую на резание, а также осуществлять рациональную эксплуатацию станка, инструмента и приспособлений. Образование стружки в процессе резания происходит под действием силы резания, преодолевающей сопротивление металла. Силу P резания (в Н) при обработке точением можно разложить на три составляющие (рисунок слева): тангенциальную Pz, направленную вертикально вниз и определяющую мощность, потребляемую приводом главного движения станка; радиальную Ру, направленную вдоль поперечной подачи (эта сила отжимает резец и учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечной подачи станка); осевую Рх, направленную вдоль продольной подачи (эта сила стремится отжать резец в сторону суппорта и учитывается при определении допустимой нагрузки на резец и механизмы станка при продольной подаче). Также на рисунке: S - подача, t - глубина резания, 1 - резец, 2 - загатовка.

Между тремя составляющими силы резания существуют примерно следующие соотношения: Ру=(0,25-0,5)Pz; Px=(0,1-0,25)Pz В большинстве случаев Pz примерно равна 0,9P, что позволяет многие практические расчеты производить не по силе Р резания, а по тангенциальной ее составляющей Рz. В процессе резания на величину Рz, Ру и Рх влияют следующие факторы: обрабатываемый металл, глубина резания, подача, передний угол резца, главный угол резца в плане, радиус скругления режущей кромки резца, смазочно-охлаждающие жидкости, скорость резания и износ резца.

Физико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на величину силы резания. Чем больше предел прочности при растяжении σs и твердость обрабатываемого металла, тем больше Рz, Ру и Рх. Увеличение глубины резания и подачи также приводит к увеличению составляющих силы резания, причем глубина резания больше влияет на силу резания, чем подача.

Чем меньше передний угол γ или чем больше угол резания δ=90-γ, тем больше сила резания. При увеличении главного угла φ в плане сила Ру резко уменьшается, а сила Рх увеличивается. Для твердосплавных резцов при увеличении φ от 60 до 90 градусов сила Рx практически не изменяется. При увеличении радиуса г скругления режущей кромки резца силы Рz и Ру возрастают, а сила Рх уменьшается. Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают силу Рz при небольшой толщине срезаемой стружки, увеличение толщины среза и скорости резания снижает эффект применения СОЖ. При увеличении скорости резания с 50 до 400-500 м/мин сила Рz значительно уменьшается; дальнейшее повышение скорости резания дает лишь небольшое уменьшение силы Рz. Износ резца по задней поверхности значительно увеличивает силы Ру и Рx. Материал режущей части резца также оказывает влияние на силу резания; например, твердосплавные резцы снимают стружку с несколько меньшей силой резания, чем резцы из быстрорежущей стали.