Усилие резания в чем измеряется

Усилие резания в чем измеряется

Молодым специалистам необходимо знать понятия и принципы силы резания. Для процесса резания к режущему инструменту необходимо приложить некоторую силу, которая преодолевает сопротивление материалов для образования стружки. Сила сопротивления является результатом воздействий различных сил: пластической и упругой деформации, трение стружки о переднюю и заднюю поверхности, а также о обрабатываемую поверхность.

Pz – совпадает по направлению со скоростью главного движения (главная составляющая силы резания).
Px – направлена вдоль продольного движения подачи (составляющая силы резания).
Py – направлена вдоль поперечного движения (радиальная составляющая).

В процессе резания на значение составляющих влияют материалы обрабатываемой заготовки, режимы резания: глубина резания, подача, значения переднего, главного угла, радиус скругления режущей кромки, смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), скорость резания и износ резца.

Существует правило для одного и того же обрабатываемого материала при одинаковых условиях обработки: чем больше площадь срезаемого слоя ƒ(мм²), тем больше составляющая Pz. Зная коэффициент резания К (таблица ниже) для данного материала, обрабатываемого в определенных условиях, можно высчитать приближенное значение составляющей силы резания Pz (Н) по формуле:

Другие составляющие силы резания определяются:

Равнодействующая сила на резец:

На практике по значению силы Pz определяют эффективную мощность резания Νэф (кВт)

Где υ – скорость резания, м/с. Сила Pz измеряется в ньютонах.

Осевую составляющую Px силы резания в основном используют для определения допустимой нагрузки на резец и механизмы станка при продольном движении подачи. Радиальная составляющая Py, воздействует на резец, отжимает его. Эта составляющая сила учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечного движения подачи станка.

Источник

Сила резания

Сила резания R – результирующая сил сопротивления перемещению, действующих на инструмент.

Для определения сил P_y и P_x существуют аналогичные эмпирические формулы. Однако для упрощения и ускорения расчётов величины радиальной P_y и тангенциальной P_x сил резания рекомендуется [3] принимать по следующим соотношениям

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле

(10)

С учётом потерь, мощность привода, кВт, определится

(11)

Проверка режима резания по мощности резания

Расчитаный режим резания необходимо проверить на достаточность мощности привода станка. Найденное значение N_пр сравнивается с паспортным значением N_пр пасп станка, проверяется условие

(12)

В случае несоблюдения этого условия следует уменьшить силу резания соответствующим изменением периода стойкости инструмента, подачи или глубины резания.

Проверка резца на изгиб

После проведения проверки по мощности резания производится проверка прочности державки резца на изгиб от действия тангенциальной составляющей силы резания (см. рис. 4).

Рис. 4. Схема к определению длины вылета резца.

При этом должно соблюдаться условие:

(13)

При несоблюдении данного условия следует уменьшить вылет резца, увеличить размеры поперечного сечения державки, или уменьшить P_z соответствующим изменением режима резания.

Проверка на точность обработки

Радиальная составляющая силы резания P_y может вызвать продольный изгиб заготовки. Поэтому необходима проверка жёсткости обрабатываемой детали, которая проводится исходя из условий точности обработки.

Максимальная нагрузка, Н, допускаемая жёсткостью заготовок, определяется по формуле:

(14)

f — стрела прогиба детали, мм.

— момент инерции поперечного сечения детали (круга), мм;

Если условие не выполняется, необходимо изменить схему закрепления детали; уменьшить глубину резания, величину подачи, геометрические параметры режущего инструмента.

Источник

Как определить силу резания с помощью специального устройства

Сила резания – результирующая сил сопротивления перемещению, действующих на инструмент.

Величина силы резания, необходимая для преодоления сопротивления материалов при снятии стружки, зависит от ряда факторов: обрабатываемого материала, глубины резания, подачи, углов заточки резца, скорости резания и др.

Автоматизация технологического процесса является важной частью научно-технического прогресса в повышении качества обработки металлов резанием. Поэтому разработка систем автоматического управления режимами работ металлорежущего оборудования является актуальной задачей. Эффективная и надежная работа систем автоматического управления может быть обеспечена только с применением современных средств автоматизации, в ряду которых первыми стоят датчики контроля текущего состояния технологического процесса в том числе и для определения силы резания на токарном станке.

Рис. 1 Принципиальная схема динамометрического устройства

Информация на индикатор выводится в трёх переключающихся режимах:

Переход во второй уровень меню производится нажатием кнопки режим в любом из режимов индикации и вход в меню для изменения коэффициентов соответствует каждому каналу:

Рис. 2 Структурная схема динамометрического устройства

Источник

Силы резания при точении

Действующие на резец силы ( рис. 255, а ) обычно приводятся к силам упругой Рупр и пластической Рпл деформаций, действующим нормально к передней поверхности резца, и силам Р’упр и Р’пл, действующим нормально к задней поверхности резца.

В свою очередь силы трения Т = μ (Рупр + Рпл) и Т = μ (Р’упр + Р’пл) действуют соответственно вдоль передней и задней поверхностей резца.

Упомянутая система сил приводится к равнодействующей силе R ( рис. 255, б ).

Равнодействующая сила резания R обычно раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие Рх, Ру и Рz. Составляющая сила Pz, действующая в плоскости резания, называется силой резания. По этой силе определяют крутящий момент на шпинделе станка, мощность резания и производят расчет механизма коробки скоростей и прочности резца. Составляющая сила Ру, действующая в горизонтальной плоскости и совпадающая с направлением поперечной подачи, называется радиальной силой. Сила Ру действует на обрабатываемую заготовку, изгибая ее, что влияет на точность обработки и одновременно отжимает инструмент от заготовки.

Составляющая Рх действует в горизонтальной плоскости, совпадает с направлением продольной подачи и называется силой подачи. Силу Рх должен выдержать механизм подач станка.

Величина силы резания Pz определяется по формуле, полученной обработкой опытных данных:

Pz = Cpt Xp S Уp кГ,

где Ср — коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого металла ; t — глубина резания в мм; S — подача в мм/об; Хр и Ур — показатели степени при глубине резания и подачи.

Значение Ср и показатели степеней Хр и Ур для конкретных условий приведены в различных нормативных материалах, откуда их и выбирают для практических целей.

Обычно Ур = 0,75, а Хр = 1, вследствие чего для уменьшения силы резания при обтачивании с одним и тем же сечением среза f = tS рекомендуется выполнять обработку при большей подаче и меньшей глубине резания.

Вычислив силу Рг, переходят к определению сил Рх и Ру.

Однако соотношение сил Pz : Рх : Ру зависит от элементов режущей части резца и режимов резания (t, S, V), от свойств обрабатываемого материала и износа резца, от условий резания и других факторов. В среднем соотношение составляющих сил резания можно принять:

Pz : Ру : Рх = 1 : 0,45 : 0,35.

Источник

Резание металлов. Основы учения, Образование стружки. Сила резания. Скорость резания.

Рис. 10. Образование стружки скалывания.

Рис. 11. Виды стружки: скалывания (а, б, в,) и надлома (г).

Рис. 12. Образование и срыв нароста.

Рис. 13. Силы резания при точении.

Рис. 14. Износ по передней (а) и задней (б) поверхностям резца.

По мере дальнейшей работы резца ширина лунки увеличивается. Одновременно с этим на задней поверхности резца, трущейся о поверхность резания заготовки, образуется ленточка износа, изображенная на рис. 14, б также в увеличенном виде. В дальнейшем по мере увеличения лунки и ленточки происходит их соединение, обусловливающее затупление режущей кромки резца.
При обработке чугуна главное значение имеет износ по задней поверхности. Заметных следов износа на передней поверхности резца, а тем более образование лунки обычно не наблюдается. Это объясняется тем, что получающаяся при резании чугуна стружка надлома не скользит по передней поверхности резца.
У твердосплавных резцов преобладает износ по задней поверхности. По мере износа резца по задней поверхности изменяется размер обрабатываемой детали и увеличивается шероховатость ее поверхности. Кроме того, на переточку чрезмерно затупленного резца затрачивается много времени. Поэтому резец следует перетачивать раньше, чем его износ по задней поверхности (ширина b ленточки, рис. 14, б) достигнет допустимой величины.
Среднее значение допустимой величины износа проходных резцов из быстрорежущей стали и из твердых сплавов указаны в табл.1.

Таблица 1
Допустимые величины износа проходных резцов

Стружка, образующаяся при обработке твердых сталей, давит на небольшой участок передней поверхности резца (см. рис. 11, б), вследствии чего теплота резания поступает главным образом в часть головки резца, близкую к его режущей кромке. Стружка, получающаяся при точении мягких и вязких металлов, опирается (см. рис. 11, в ) на сравнительно большой участок передней поверхности резца, что обеспечивает хорошее поглощение теплоты резания частью головки резца, удаленной от режущей кромки.

Поэтому, в часности, скорость резания при обработке сравнительно мягкой стали может быть выше, чем при твердой.

Стружка надлома, образующаяся при обработке хрупких металлов, давит (см. рис. 11, г) на переднюю поверхности резца у самой режущей кромки. В данном случае резец больше изнашивается от истирающего действия стрижки, чем от дейсвия теплоты резания. Это относится особенно к обработке корки чугунных деталей, т.е. поверхностного слоя отливки, в котором всегда имеются частици песка, истирающие переднюю поверхность резца и затрудняющие отвод тепла.

Главнейшим свойством материала резца, влияющим на скорость резания, является его «теплопроводность», т.е. способность сохранять необходимую твердость при нагреве теплотой резания.

Углы и другие элементы резца влияют на скорость резания следующим образом. При сравнительно небольшом угле резания стружка давит на переднюю поверхность резца с меньшей силой, чем при большем угле. Это способствует понижению выделяющейся теплоты и обеспечивает возможность повышения скорости резания. Но одновременно с повышеним угла резания уменьшается и угол заострения резца, что приводит к понижению теплоотводящей способности резца и его прочности.

С уменьшением главного угла в плане скорость резания, допускаемая резцом, увеличивается. Это объясняется тем, что одновременно с уменьшением главного угла в плане (при тех же глубине резания и подаче) увеличивается ширина среза, что обуславливает увеличение длины работающего участка режущей кромки резца и улучшает поглощение им теплоты резания. Однако с уменьшением главного угла в плане возростает радиальная сила резания, что может вызвать вибрации, ускоряющие разрушения режущей кромки разца.

Увеличение радиуса закругления вершины резца способствует увеличению скорости резания, так как повышает теплоотводящую способность резца. Увеличение

Источник