Силы и моменты при сверлении
На все элементы сверла при резании действуют некоторые силы сопротивления стружкообразованию.
Суммарная сила от указанных сил сопротивления в осевом сечении сверла называется осевой силой Ро (или усилием подачи). Силы сопротивления проникновению сверла Рв, возникающие на режущих кромках, составляют 40 % общего сопротивления (или силы Ро); силы сопротивления, возникающие на поперечной кромке (P1), составляют 57 %, и силы от трения на ленточках Рт - около 3 %. Силы, препятствующие продвижению сверла в материал, преодолеваются механизмом подачи сверлильного станка, который и рассчитывается по максимальной осевой силе Ро.
Суммарный момент от сил сопротивления резанию складывается из момента от сил РZ, момента, от сил скобления и трения на поперечной кромке Мп.к., момента от сил трения на ленточках Мл и момента сил трения стружки о сверло и обработанную поверхность Мс, т.е.
Мс.р= МPz+Мп.к.+Мл+Мс (9.7)
Для того чтобы на данном станке могло быть осуществлено резание, кроме указанного выше условия проникновения сверла, необходимо, чтобы суммарный момент сопротивления резанию был преодолен вращающим (крутящим) моментом станка, т.е. Мвр³М.
На возникающие при сверлении осевую силу и суммарный момент сопротивления резанию влияют следующие основные факторы:
1) обрабатываемый материал;
2) диаметр сверла и подача;
3) геометрические элементы сверла;
4) смазочно-охлаждающие жидкости;
5) глубина сверления;
6) износ материала.
Обрабатываемый материал. Чем выше предел прочности при растяжении или твердость НВ обрабатываемого металла, тем больше осевая сила и момент от сил сопротивления резанию при сверлении.
Диаметр сверла и подача. Чем больше диаметр сверла и величина подачи, тем больше площадь поперечного сечения среза, больше объем деформируемого металла и сопротивление стружкообразованию, тем больше, следовательно, осевая сила и момент от сил сопротивления резанию. Диаметр сверла оказывает большее влияние на увеличение параметров Ро и М, чем подача. Если подача влияет на оба параметра примерно одинаково, то диаметр сверла влияет на момент от сил сопротивления больше, чем на осевую силу; последнее объясняется тем, что при увеличении диаметра возрастает и плечо, на котором эти силы действуют. Различное влияние диаметра сверла и подачи учитывается показателями степени в формулах для подсчёта осевой силы и момента.
Геометрические элементы сверла. Угол наклона винтовой канавки влияет на параметры Ро и М постольку, поскольку он влияет на передний угол сверла. Из формулы
(9.8)
следует, что чем больше угол w, тем больше передний угол в каждой точке режущей кромки сверла, тем меньше деформация срезаемого слоя, а следовательно, меньше осевая сила Ро и момент от сил сопротивления М (рис.9.7).
Угол при вершине сверла 2j влияет на соотношение сил PГ и PВ, а также на толщину среза (рис. 9.8), а потому он не может не влиять на силу Ро и момент М. При уменьшении угла 2j увеличиваются горизонтальные силы PГ и уменьшаются вертикальные силы PВ аналогично изменению сил РУ и РХ при уменьшении главного угла в плане у резца, что и приводит к уменьшению осевой силы Ро; при увеличении же угла 2j при вершине сверла увеличивается и осевая сила Ро.
|
Рис. 9.7. Влияние наклона винтовой канавки сверла w на момент (а) и на осевую силу (б)
|
Рис. 9.8. Влияние угла при вершине сверла на осевую силу и момент
Толщина среза, приходящаяся на одну режущую кромку,
а=s sinj (9.9)
уменьшается с уменьшением угла 2j (рис. 9.8). Тонкие стружки деформируются больше, а потому сила PZ будет увеличиваться с уменьшением угла 2j и уменьшаться с его увеличением. При увеличении угла 2j осевая сила увеличивается, а момент от сил сопротивления резанию уменьшается.
Поперечная кромка значительно влияет на осевую силу, так как более 50 % величины общей силы Ро приходится на поперечную кромку, которая имеет неблагоприятные углы резания. Следовательно, чем больше длина поперечной кромки, тем большим будет момент от сил сопротивления резанию и особенно осевая сила. Для уменьшения Ро и М подтачивают перемычку, благодаря чему уменьшается как длина поперечной кромки, так и угол резания в точках режущей кромки, близко расположенных к оси сверла; осевая сила Ро при такой подточке уменьшается на 30-35 %.
Смазочно-охлаждающие жидкости. Применение при сверлении соответствующих смазочно-охлаждающих жидкостей вызывает по сравнению с обработкой всухую уменьшение осевой силы (силы подачи) и момента от сил сопротивления резанию на 10-30 % при обработке сталей, на 10-18 % при обработке чугунов и на 30-40 % при обработке алюминиевых сплавов.
Глубина сверления. С увеличением глубины сверления условия резания ухудшаются. Отвод стружки и подвод свежей охлаждающей жидкости затрудняется. Все это приводит как к снижению стойкости сверла, так и к повышению осевой силы и момента от сил сопротивления резанию.
Износ сверла. С увеличением износа сверла по задней поверхности сила Ро и момент М увеличиваются: затупленное сверло по сравнению с острым повышает параметры Ро и М на 10-16 %.
Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 1962;