Технологические составляющие усилий резания

Физические составляющие усилия резания полностью определяют нагрузки на рабочих поверхностях инструмента.

Однако, использовать уравнения для силовых расчетов затруднительно по следующим причинам:

- в расчетные формулы входит угол наклона плоскости сдвига Ф, определяемый только экспериментально;

- в условиях резания значения коэффициентов трения не являются постоянными (для данных пар контактирующих материалов) величинами. Они изменяются от 0,004 до 6 (т.е. примерно на 3 порядка) вследствие изменения механизмов трения (Подробный анализ см. в разделе «Виды и механизмы износа»), поэтому использование справочных значений m для трения скольжения недопустимо;

- формулы не учитывают динамических изменений сил резания, обусловленных процессом образования стружки, износом инструмента и вибрациями в системе резания;

- величины, направления составляющих и равнодействующих R_п, R_з, R усилия резания изменяются в процессе резания вследствие износа инструмента, что существенно снижает точность теоретических расчетов (рис. 5.4).

Рисунок 5.4. Технологические составляющие усилия резания

Поэтому для силовых расчетов чаще и эффективнее используют эмпирические зависимости, устанавливающие связь технологических составляющих усилия резания P_x, P_y , P_z с параметрами режима обработки и условиями резания. Схема разложения равнодействующей усилия резания на составляющие, расположенные в прямоугольной системе координат приведена на рис. 5.4 Откуда следует:

(1.11)

Это разложение силы имеет определенную цель. СоставляющаяP_z служит для определения крутящего момента M_кр, необходимого для расчета зубчатых колес и валов механизма главного движения. Составляющая P_x нужна для расчета звеньев механизма подачи и, наконец, P_y - радиальная составляющая - для расчета станины и частей суппорта станка.

Для d = 60°; a = 8°; j = 45° приближенно P_y = 1/3P_z ;P_x= 1/4P_z;

Расчет величины составляющих силы резания для практических целей ведется по эмпирическим формулам с использованием данных справочной литературы.

Расчет составляющих силы резания: осевой составляющей , радиальной и главной составляющей силы резания производится по эмпирическим формулам

P_X=CP_x^. t ^XPx.s ^Ypx.v^. ?_P;

P_Y=CP_y^. t^Xpy.s^Ypy.v^. ?_P;

P_Z=CP_z^. t ^XPz. s ^Ypz.v^. ?_P;

Здесь: P-проекция (составляющая) силы резания на направления X,Y и Z соответственно, H;

C_P- константа, зависящая от свойств обрабатываемого материала, по сути своей представляющая удельную силу резания, приходящуюся на единицу площади поперечного сечения среза, Н/мм²;

k_P - общий коэффициент, представляющий собой произведение частных коэффициентов, учитывающих конкретные условия резания.