![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Т 6 Сили і потужність при різанні
Для здійснення процесу різання до інструменту повинні бути прикладені сили, які визначаються опором металу стружкоутворенню. Сили опору металів – різанню складаються з сил: а) Опір металу пружної і пластичної деформації стружкоутворення. б) Опір деформованого металу руйнуванню в місцях виникнення нових поверхонь, тобто перешкоджаючих відриву елементів стружки. в) Долаючих зовнішні сили тертя, які виникають в результаті тертя стружки на лезі, передньої і задньої поверхнях. Силою опору різанню називають рівнодіючу Р всіх сил, що діють на різець з боку оброблюваного матеріалу. На практиці повну величину сили Р не визначають, а користуються її складовими, одержаними при розкладанні цієї сили на три складові, що діють уздовж осей, прийнятих в теорії різання. Для токарного верстата такими осями є: вісь х – лінія центрів верстата; вісь y – лінія, перпендикулярна до лінії центрів верстата; вісь z – лінія, перпендикулярна до площини xy.
Рz – сила різання (тангенціальна), що діє у напрямі головного руху верстата, дотична до поверхні різання. Сила Рz – головна, найбільша складова сили опору різанню. По силі Рz розраховують потрібну потужність на обертання заготовки (потужність верстата), міцність елементів різця і деталей механізму головного руху верстата. Рх – сила подачі, або осьова сила, направлена паралельно осі заготовки протилежно подачі. За цією силою підраховують міцність деталей механізму подачі і потужність, що витрачається на подачу. Ру – радіальна сила, що діє перпендикулярно осі оброблюваної заготовки по радіусу. По цій силі розраховують прогин оброблюваної заготовки і механізм поперечної подачі на міцність. Рівнодіюча сила Р визначається як сума векторів трьох складових (діагональ паралелепіпеда): Співвідношення між складовими сили різання не є постійними. Воно залежить від кутів заточування різця, швидкості різання, глибини різання і подачі, радіусу закруглення вершини різця і інших чинників. Звичайно приймають Рх =(0, 2-0, 3)Рz, Ру =(0, 3-0, 4)Рz. Сила Рz називається головною складовою силою різання.
На передній поверхні - до місця припинення контакту із стружкою, на задніх поверхнях – до місць припинення контакту цих поверхонь з поверхнею різання і обробленою поверхнею. Ширина 1-2 контактної поверхні при обробці крихких матеріалів, наприклад чавуну, вона трохи більше товщини шару, що зрізується, а при обробці пластичних металів в 1, 5-3, 0 рази більше товщини шару, що зрізується. Вченими був запропонований ряд аналогічних рівнянь сили різання. Але через велику кількість чинників, що впливають на процес різання до теперішнього часу немає теоретичної формули для підрахунку сили різання, якою можна користуватися на практиці. Практично сили Рх, Рz, Ру обраховують за експериментальними формулами з багатьма коефіцієнтами і показниками ступенів, які вибирають по таблицях в довідниках. Наприклад: Де х, у, z – показники ступенів, різання, що враховують вплив режимів різання.
Для наближених розрахунків використовують спрощену формулу Межу міцності можна визначити за формулою, використовуючи твердість за Брінеллем. Для сталі Потужність, що витрачається безпосередньо на здійснення процесу різання називається ефективною потужністю і позначається
Потужність електродвигуна Вплив різних чинників на сили різання Основними чинниками, що впливають на сили різання, є фізико-механічні властивості і структура оброблюваного матеріалу, геометричні параметри леза інструменту, елементи режиму різання, умови обробки. Зі збільшенням межі міцності при розтягуванні або твердості сили різання зростають. При практичних розрахунках користуються експериментальними формулами: Глибина різання і подача. Із збільшенням глибини різання і подачі збільшуються деформація і тертя, підвищуються сили опору різання, а отже, зростає сила різання. Подача впливає на величину сили різання, менше, ніж глибина різання. Зміна глибини різання t і подачі S супроводжується зміною всіх трьох складових сили різання. Передній кут γ. Зі збільшенням переднього кута зменшуються деформація шару, що зрізується, а отже і сила різання. При від’ємних передніх кутах сила різання більша, ніж при додатних. При цьому складові сили різання Px і Py зростають більше ніж Pz.
Вплив головного кута в плані на силу Pz при обробці сталі 1.rb = 2. 2. rb = 0. v=40м/хв, t=2мм, S=0, 48мм/об. Швидкість різання впливає на величину сили різання змінно. На рисунку приведені криві залежності сил Pz, Py і Px від швидкості різання для сталі марки 45, оброблюваної різцем з твердим сплавом Т15К6 при S = 0, 3мм/об і t = 4 мм. До швидкості приблизно 50 м/хв сили збільшуються, а потім починають зменшуватися. При збільшенні швидкості різання до 20 м/хв наріст отримують максимальний, в наслідок чого дійсний передній кут γ збільшується і сили різання зменшуються. При швидкості 40 – 60 м/хв наріст зменшується, дійсний кут γ зменшується, зростають сили різання. При швидкості різання 100 – 120 м/хв зникає наріст, сили Pz безперервно зменшується. Це пояснюється збільшенням температури різання і зменшенням коефіцієнта тертя. Змащувально-охолоджуючі технологічні рідини ЗОР, використовувані при різанні металів, зменшують тертя, полегшують процес стружкоутворення і зменшують сили різання. Для вимірювання складових сил різання і вивчення впливу на них різних чинників застосовують динамометри різних конструкцій. За принципом дії їх ділять на пружно-механічні, гідравлічні та пружно-електричні. Динамометр складається з пристрою, що служить для закріплення інструменту і розкладання сил різання на складові, датчиків для перетворення вимірюваних складових сил різання в механічні переміщення, силу електричного струму або тиску рідини і реєструючого пристрою. Останнім часом для вимірювання сили різання при роботі різним ріжучим інструментом частіше застосовують дротяні датчики. Принцип дії заснований на використанні здатності металевого дроту змінювати омічний опір при розтягуванні або стисненні, яке фіксується на осцилографі або гальванометрі. Крутний момент на шпинделі де Ne – ефективна потужність різання(кВт), nшп – частота обертання шпинделя (об/хв) Сили Pz, Py, Px деформують різець і заготовку та створюють крутні і згинаючі моменти. Сила різання Pz згинає різець у вертикальній площині, що створює згинаючий момент Сила різання Pz створює також крутний момент, на оброблюваній заготовці
Р1 – сила пружної і пластичної деформації Р2 – сила діюча перпендикулярно головній задній поверхні. Сили тертя μ - коефіцієнт тертя стружки об передню і задню поверхню. Вважаючи клин ріжучого інструменту абсолютно жорстким тілом, після складання всіх діючих на нього сил можна одержати рівнодіючу силу Р. При практичних розрахунках використовують експериментальні залежності:
Радіус закруглення при величині різця сильно впливає на процес різання. Для різних точок заокругленої ділянки ріжучої кромки кут φ - різний. Зі збільшенням радіусу закруглення вершини різця кут φ зменшується, виникає усадка стружки, що веде до зростання Pz
Товщина зрізу (величина подачі). Із збільшенням зрізу а усадка зменшується. Це пояснюється тим, що величина деформації обернено пропорційна площі поперечного перерізу і чим товща стружка, тим менше вона деформується.
Головний кут в плані φ. З його збільшенням усадка зменшується, тому що товщина зрізу за інших однакових умов збільшується, а отже стружка деформується менше.
Змащувально-охолоджуючі рідини, знижуючи коефіцієнт тертя, зменшують коефіцієнт усадки стружки. Ефект від впливу ЗОР збільшується із зменшенням шару, що зрізається. Щоб стружка подрібнювалася різці заточують спеціальним чином: 1) Різці з від’ємним переднім кутом γ і додатнім кутом нахилу ріжучої кромки. При обдирних роботах з подачами S > 0, 5 мм/об використовують різці з γ = від -5 до -10° і λ = 10°. Такі різці застосовують тільки на жорстких верстатах, оскільки радіальна складова, сили різання Py досягає великої величини і відтискає заготівку. 2) Різці з поріжком на передній грані. Стружка упирається в стінку поріжка і ламається. Цей спосіб гарний для обдирних робіт. 3) Різці із стружкозавивальною канавкою найбільш поширені. Такі різці використовуються на обдирних роботах і напівчистовому точінні. Стружка надійно ламається, якщо розміри фаски 4) Стружколоми у вигляді сталевої пластини з твердим сплавом закріплюються на передній поверхні різця гвинтами. Відстані стружколомів від ріжучої кромки (поріжок) встановлюють від 2 до 6 мм залежно від оброблюваного матеріалу, подачі і швидкості різання.
1. Вимірювання довжини шляху різця і довжини одержаної стружки на спеціальній _______. Усадку стружки розраховують із співвідношення 2. Вимірювання параметрів стружки (за S і t визначають a і ac. Усадка дорівнює 3. Ваговий метод.
|