Влияние условий механической обработки на составляющие усилий резания

Для удобства анализа уравнение равновесия сил представим в виде:

, (4.11)

где: P _у, P _пл, P _тр, P _разр - относительные значения сил, под действием которых в системе резания происходят упругие и пластические деформации, трение на поверхностях контакта и процессы разрушения.

Очевидно, что величины работы, затрачиваемой на деформирование срезаемого слоя, трение и износ зависит, главным образом от прочностных показателей обрабатываемого материала.

Увеличение технологических параметров сечения среза (глубины резания, скорости резания и подачи) вызывает рост работы деформации срезаемого слоя и, следовательно, нагрузок на инструмент.

Деформации распределяются в стружке неравномерно. Если увеличить глубину резания в 2 - 3 раза, распределение деформации почти не меняется, но величина e возрастает пропорционально глубине резания, и во столько же раз увеличивается сила резания. При увеличении же подачи, вследствие убывания деформации при удалении от лезвия, среднее количество деформаций на единицу среза и конечная величина усилия резания увеличиваются менее значительно. Например, при увеличении подачи вдвое сила увеличивается лишь на 70%.

В ближайшем будущем этот, пока еще не решенный вопрос, приобретает большую актуальность в связи с переходом к "сверхвысоким" скоростям резания порядка (3 – 75)× 10³м/мин. При режимах резания, используемых в настоящее время (до 100 м/мин) увеличение скорости, приводящее к росту температур в зоне деформации, вызывает уменьшение усилий резания, так как уменьшаются работа пластической деформации и сил трения (рис. 4.4).

При малых скоростях резания (V £ 50 м/мин) это влияние учитывают в нормативах введением коэффициента K v = (50/ V)^0,15.

При сверх высоких скоростях резания усадка стружки практически отсутствует, полностью меняется механизм разрушения и тепловой баланс системы резания, что вызывает существенное уменьшение тангенциальной и радиальной составляющих усилия резания.

Необходимо отметить, что влияние скорости резания сказывается не только на величинах составляющих усилия резания, но и на динамических (амплитудно-частотных) характеристиках их изменения.

Рис. 4.4. Влияние скорости резания на силы P_z, P_y, P_x при точении стали резцом с пластинкой из твердого сплава Т15К6, γ=10⁰

Силы, период действия которых меньше периода собственных колебаний элементов системы резания, являются возбудителями колебаний и постоянным поставщиками энергии для компенсации потерь в системе.

К их числу относятся силы, сопровождающие процесс образования элементов стружки. Частота колебания сил соответствует частоте образования элементов стружки, а амплитуда - характеру протекания деформации при формировании каждого элемента в соответствии с законом перехода количественных накоплений напряжений в качественный скачок деформаций.

Действие возмущающих сил проявляется путем изменения давления стружки на переднюю поверхность инструмента.

При кратности частоты возмущающей силы собственной частоте одного или нескольких элементов системы резания происходит резонансное усиление амплитуды колебаний, ее реакции.

Наличие трения между движущейся стружкой и инструментом приводит к колебательным перемещениям резца - в направлении схода стружки, и детали - преимущественно в радиальном направлении. В этом случае резонансное усиление амплитуды колебаний становится возможным при кратности частот.

В свою очередь, такие колебательные движения приводят к периодическим врезаниям инструмента в тело детали, возрастанию вибраций и являются их вторичной причиной.

Частота образования элементов может быть определена из выражений:

(4.13)

, (4.14)

где: V – скорость резания, м/мин; a – толщина среза, мм; aс – средняя толщина стружки, мм; l – средняя длина сегмента стружки, мм; V ₀ – скорость перемещения стружки на ее наружной поверхности, м/мин; Ф ₁, Ф ₂ – минимальный и максимальный углы сдвига, соответственно; t – глубина резания, мм; K – количество элементов стружки на участке длиной l.

Таким образом, величина колебания сил в процессе резания зависит от формы элементов стружки, прочности обрабатываемого материала, величины переднего угла инструмента и скорости резания.

Влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала учитывается коэффициентом C _р, значение которого (для некоторых материалов) приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Механические свойства обрабатываемых материалов и величина С _р

Данные табл. обнаруживают тенденцию к росту величины C _р с увеличением s _в, s _т, HB и указывают на ее зависимость от комплекса свойств, а не от отдельных показателей.

Для практических расчетов могут быть использованы зависимости, на которых построены нормативные документы:

,

, (4.12)

,

Значение постоянных C _рx, C _рy, C _рz (для некоторых групп материалов) приведены в табл. 4.2

Таблица 4.2

Значения C _рx, C _рy, C _рz

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: