Равнодействующая сила резания и её составляющая.

При обработке длинных тонких валиков (отношение длины к диаметру (l / D) больше 8…10) существенное влияние на правильность геометрической формы обрабатываемой поверхности оказывает реакция радиальной составляющей силы резания P_y. При недостаточной жёсткости детали и малом значении угла в плане резца j, обработанная поверхность может иметь форму бочки.

Для борьбы с отрицательным значением реакции радиальной силы P_y^’ необходимо:

1. Ввести дополнительную опору на деталь (люнет);

2. Увеличить угол в плане у резца до значения j = 90⁰. При этом значение радиальной составляющей силы резания P_y будет стремиться к нулю.

Для приближённого определения окружной составляющей силы резания P_z и

степени обрабатываемости деталей применяется удельная сила резания или коэффициент резания.Обрабатываемость – способность данного материала подвергаться обработки резанию. Обрабатываемость характеризуется:

1. Допускаемой скоростью резания при заданном периоде стойкости;

2. Силами резания и потребной мощностью резания;

3. Качеством обработанной поверхности (точностью и шероховатостью);

4. Степенью дробимости стружки.

Обрабатываемость тем лучше, чем больше допускаемая скорость резания, меньше силы резания и потребляемая мощность, выше качество обработанной поверхности и большая степень дробимости стружки.

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали имеют хорошую обрабатываемость при невысокой прочности, малой пластичности и низкой склонности к упрочнению, наклепу.

Чугун обрабатывается хуже благодаря наличию цементита и твердых включений карбидов песка, обладающих абразивными свойствами.

Жаропрочные стали и сплавы обрабатываются плохо, т.к. высокая прочность сочетается с высокой пластичностью, при нагреве прочность мало изменяется. При обработке жаропрочных сталей температура в зоне резания в 3…4 раза выше, чем при обработке конструкционных сталей.

Коэффициент резания P_k– характеризует количественную величину сопротивления резанию данного материала, т.е. степень его обрабатываемости.

- коэффициент резания, который представляет собой удельную силу резания, приходящуюся на 1 мм² поперечного сечения среза для определённых условий резания, имеющих следующие значения: Глубина резания t =5мм, подача s =1 мм/об, угол резания d =75⁰, главный угол в плане j =45⁰, радиус резца r =1, угол наклона главной режущей кромки l =0, обработка производится без СОЖ (смазывающе-охлаждающей жидкости).

Для указанных условий нормативами указывается определённая величина коэффициента резания для каждого материала.

5.3. Приборы для определения сил резания.

Для определения составляющих силы резания и влияния на них режимов резания при точении различных материалов применяют динамометры.

Принцип действия всех динамометров основан на измерении упругой деформации упругого элемента встроенного в систему СПИД, пропорциональной значению измеряемой составляющей силы резания.

Для того, чтобы упругую деформацию (перемещение) преобразовать в силу необходим тарировочный график динамометра – график зависимости перемещения от силы, который строится во время тарировки (градуирования) этого динамометра и к нему непосредственно прилагается. На рис. 39 представлена схема тарировки динамометра камертонного типа, а на рис. 40 – его тарировочный график.

Рис. 40. Тарировка (градуировка) динамометра.

Рис. 41. Тарировочный график динамометра камертонного типа

Динамометры бывают одно(P_z), двух(P_z,P_y или P_z P_x) и трёхкомпонентными (P_x,P_y,P_z) для измерения составляющих сил, но методу определения силы резания: механическими, электрическими, гидравлическими.

5.3.1. Измерение тангенциальной составляющей силы резания P_z механическим динамометром

Для измерения тангенциальной составляющей силы резания Pz представлена схема (Рис.42 ) состоящая из следующих элементов:

Рис. 42. Схема однокомпонентного механического динамометра

1– обрабатываемая деталь; 2 – резец; 3 – динамометр камертонного типа;

4– поворотный рычаг; 5 – индикатор часового типа; 6 – возвратная пружина.

Резец - 2 - установлен на динамометр камертонного типа 3. При изменении силы резания P_z упругая пластина динамометра - 3 деформируется, при этом перемещение резца 2 фиксируется индикатором 5.

5.3.2. Измерение осевой составляющей силы резания Px электрическим динамометром представлено на рис. 43.

Рис. 43. Схема однокомпонентного электрического динамометра:

1 – резец; 2 – динамометр камертонного типа; 3 – датчик (преобразователь);

4 – усилитель электрического сигнала; 5 – аналого-цифровой преобразователь; 6– персональный компьютер.

5.3.2. Измерение радиальной составляющей силы резания Py гидравлическим динамометром представлено на рис. 44.

Рис. 44. Схема однокомпонентного гидравлического динамометра:

1 – резец; 2 – направляющие; 3 – гидроцилиндр; 4 – шток гидроцилиндра;

5– поршень гидроцилиндра; 6 – манометр.

По давлению в гидроцилиндре рнаходится величина силы резания Ру:

где: D– диаметр гидроцилиндра.