CC BY
82
О ВЛІЯНІИ
ПОДАЧИ
НА КОЭФФИЦІЕНТЪ РѢЗАНІЯ МЕТАЛЛОВЪ.
Т. И. Тихоновъ.
'НАУЧНАЯ ВИВД »4Yf-„КА
I I 1
2*^ 'Wfc*sm j%u Ш tet lb.
ТОМСКЪ.
Типолихогр. Сибирскаго Т*ва Печати. Дѣла, уг. Дворянск. ул. и Ямск. пер. о.
О вліяніи подачи на коэффиціентъ рѣзанія металловъ.
Во время производства изслѣдованій о коэффиціентѣ рѣзанія металловъ, опубликованныхъ мною въ 1910 году, *) была замѣчена зависимость между подачей и коэффиціентомъ рѣзанія металловъ. По наблюденіямъ, полученнымъ въ 1910 году, слѣдовало, что выгоднѣе работать съ большей подачей при одной и той же скорости Для провѣрки указанной зависимости мною въ механическихъ мастерскихъ Томскаго Технологическаго Института въ 1912 году были организованы новыя наблюденія по опредѣленію зависимости коэффи-. ціента рѣзанія металловъ отъ подачи рѣзца, при чемъ производство этихъ наблюденій производилось на фрезерномъ, токарномъ и строгальномъ станкѣ. Въ производствѣ самихъ наблюденій принимали участіе четыре студента Института.
Для первыхъ изслѣдованій была взята обычной конструкціи цилиндрическая фреза, а самыя изслѣдованія производились на обычномъ универсально-фрезерномъ станкѣ съ приводомъ отъ отдѣльнаго электромотора.
Приборомъ для измѣренія давленія на рѣзецъ служилъ довольно простой конструкціи „масляный динамометръ1*, для этой цѣли спроектированный и выполненный въ механическихъ мастерскихъ Томскаго Технологическаго Института, который далъ возможность при помощи діаграммъ обычнаго индикатора опредѣлить крутящій моментъ фрезы и по нему прослѣдить условія работы цилиндрической фрезы при измѣненіи величины подачи, а также глубины снимаемаго слоя.
Устройство вышеназваннаго динамометра заключается въ слѣдующемъ (фиг. 1 и 2 прилагаемой таблицы, Ѵв нат. вел.): въ поломъ шпинделѣ фрезернаго станка закрѣплялась оправка для фрезы. Въ шпинделѣ станка закрѣплялась правая часть этой оправки неподвижно и вращалась вмѣстѣ со ступенчатымъ шкивомъ станка; эта правая часть оправки оканчивалась особой вилкой, при помощи которой пере. давалось усиліе отъ ремня станка поршнямъ гидравлическихъ цилиндровъ (1,2), составляющихъ одно цѣлое съ цилиндрической оправкой; на которую закрѣплялась испытуемая фреза (3).
*)см. «Извѣстія Томскаго Технологическаго Института» за 1910 г.
Подъ ііоршни гидравлическихъ цилиндровъ наливалось масло, а воздухъ тщательно удалялся изъ подъ поршней цилиндровъ (1,2). Оправка фрезы внутри имѣетъ каналъ (5), соединяющійся особыми трубками съ масляными цилиндрами прибора (1,2), и одновремено указанный каналъ (5) соединяется съ поршнемъ индикатора. Цилиндрическая часть оправки, на которой сидитъ фреза, въ отношеніи правой части оправки (вилки) можетъ вращаться, но соединеніе въ одно цѣлое со шпе нделемъ станка (обоихъ половинокъ оправки) происходитъ толь* ко черезъ поршни масляныхъ цилиндровъ. Такимъ образомъ усиліе, преодолѣваемое фрезой при работѣ, вызываетъ опредѣленное давленіе на масло подъ поршнями цилиндровъ (1,2), а масло изъ послѣднихъ черезъ каналъ (5) дѣйствуетъ на поршень индикатора. Брусокъ (12), съ котораго снималась стружка, былъ закрѣпленъ на столѣ станка при помощи простыхъ упоровъ. Для полученія діаграммы на индикаторѣ, рядомъ съ фрезой на оправкѣ послѣдней былъ закрѣпленъ особый барабанъ (4) съ спиральной выточкой (11). Длина той части (4) барабана, гдѣ имѣлась выточка, была меньше окружности индикатора. Въ спиральной выемкѣ барабана (4) могъ при нажатіи перемѣщаться штифтъ (10), составляющій одно цѣлое съ косымъ плоскимъ рычагомъ (8). Послѣдній со своей цилиндрической направляющей можетъ перемѣщаться продольно оправки фрезы въ пазахъ особыхъ захватокъ (7,7), на которыхъ рычагъ (8) подвѣшенъ къ косому колѣну станка. Къ концу (9) цилиндрическаго стержня рычаго (8) прикрѣпляется конецъ шнурка индикатора.
Изслѣдованія производились какъ надъ вязкимъ металломъ—мартеновскимъ желѣзомъ, такъ и надъ хрупкимъ чугуномъ и твердой бронзой
Скорость вращенія фрезы въ каждомъ отдѣльномъ случаѣ мѣнялась 3 раза: щ= 12 обор. въ мин.; % = 20; % = 32. Ііодача въ предѣлахъ одной скорости вращенія фрезы мѣнялось 4 раза. Толщина снимаемаго слоя принималась равной 1 mm., 2 mm, 3 mm., и 4 mm. Общее число всѣхъ снятыхъ діаграммъ было значительно, но для полученія общихъ выводовъ по данному вопросу для подсчета бралось по 2 діаграммы, изъ которыхъ вычислялись среднія индикаторныя давленія для каждаго отдѣльнаго случая.
Результаты всѣхъ вычисленій помѣщены въ нижеслѣдующихъ таблицахъ. Масштабъ индикаторныхъ пружинъ брался: для желѣза отъ 1 mm. до 3 mm. включительно 20 mm. = 1 kg., для желѣза въ 4 mm. и для чугуна и бронзы —12 mm. = 1 kg.
I. Результаты изслѣдованій работы фрезы надъ желѣзомъ съ угломъ
рѣзанія рѣзцовъ фрезы 90°
Таблица 1 среди, индикаторы, давленій на кажд. діагр. въ kg./qmm.
Толщина евин. слоя. Ч исло обор. фрезы въ м. 11 о д а л 1 Б ъ шт ВЪ секунду.
0,018 0,023 0,027 _ 0,031 0,039 0,041 0,044 0,062 0,066 0,062 0,084 0,110
12 0,63 0,01 1 0,06 | 0,73
1 mm. 20 0,63 : 0,73 0,87 . 0,89
32 І 0,68 0,75 0,82 0,90
12 0,69 0,66 0,72 0,83 1
2 mm. 20 0,59І 0,66 0,79 0,87
• 32 0,55j 0,66 0,75 0,90
12 0,76 0,89 1,02 1,23
3 mm. 20 0,73 0,88 1,10 1,18
32 ! 0,74' 0,93 1,05 1,18
12 1,01 1,08 1,45 ] 1,04 і 1
4 mm. і 20 0,91 * 1,25 j 1,37 1,72
32 0,92 1,26 1,44 1,72
Если теперь изъ полученныхъ среднихъ индикаторныхъ давленій для каждой подачи вычесть давленіе, вызываемое треніемъ въ приборѣ, то получиться обсолюгное давленіе, зависящее отъ сопротивле-вія рѣзанія фрезы. Давленіе, вызываемое треніемъ, принято = =0,13 kg.
Таблица II абсолютныхъ индикаторныхъ давленій въ kg/qmm.
1 тт. 12 20 82 0,40| 0,48 1 0,50 0,03 :о,оо 0,60 0,65 0,74 :о,7б 0,02 0,69 0,77
12 0,46 0,52 0,59 0,70!
2 тт. • 20 0,46 110,53 1 0,66 0,74
32 1 0,42 0,53 0,62 0,77
12 0,63 0,76 0,89 1.10
3 тт. 20 0,60 0,75 0,97 1,06
32 0,01 0,79 0,92 1,05
12 0,88 0,95 1,32 1.51
4 тт. 20 0,78 1.12 1,24 1,59
32 0,79 1,13 1,31 1,59
При помощи полученныхъ въ исправленномъ видѣ среднихъ индикаторныхъ давленій можно вычислить моменты, дѣйствующіе на поршни маслянаго прибора.
Имѣется слѣдующее уравненіе:
М = /. Sjp», гдѣ
М—моментъ, дѣйствующій на поршни;
I—плечо между поршнями=разстоянію между осяим поршней= =200 mm;
~d2
Ь—площадь поршня: 8 = -т-,гдѣ а = 4,5 cm.,
■ “4,5
слѣдовательно, площадь поршня S=-^— = 15,806 спг,
рі—среднее индикаторное давленіе въ kg/cm2.; отсюда:
М = 200.15,86.^?;= 3172.jp*
М — ѢП2рі.
Вычисленные по выведенному уравненію моменты помѣщены въ таблицѣ III.
Таблица Ш моментовъ на поршни въ kgmm.
Глубина рѣзанія. Ч исло обор. фрез. въ мин ь Подача въ тга. въ секувду.
1 | 0,0181 0,023! 0,027 !_ і 0,031 1 0,030 0,041 0.014 0,052 0,056 0,002 0,084 0,110
]і 1 тш-’ 12 20 32 1*68,8 1620 1686 1680 1903,2 1§03,2 1744,6 2347,3 2410,7 1964 2180 ’ 2440
: 2 шш. 12 II1469 .20 32 |Г s 1660 1469 1872 12220 1683j 1 1331 2098 2360 1680 1966 2440
1: 1 і 3 тт. 1 toSw 1 сс 2410,7 1903 2820 2368 3480 г 1930 2890 3320 2496 2916 3320
4 тт. 12 II2790 13016 20 і 32 II 1 2478 4180 3660 4780 ‘2503 3930 6040 3580 4166 5040
' При помощи полученныхъ моментовъ можно опредѣлить окружныя усилія на рѣзцахъ фрезы, находящихся въ каждый данный • моментъ въ работѣ. Для этого мы имѣемъ:
і; " M=W.r, или W=- , гдѣ
г
, -: W—окружное усиліе; Г '
I
М—моментъ на поршни прибора, . • ? nqn
г—наружный радіусъ фрезы=50 mm, но такъ какъ , шгп
М=3172_р,\ то W=3t 72.0,02.^:.
Результаты произведенныхъ вычисленій помѣщены въ таблицѣ IV. Таблица IV окружи, усилій, дѣйствующихъ на рѣзецъ фрезы, въ
kg/'qmm.
Глубина рѣзанія. Ч исло оборотовъ фрезы въ мин. 1 1 0,018 Подача въ mm въ секунду •
0,023 0,027 0,031 0,039 Jo,041 Jo,044 Jo,0o2 J 0,056 0,062 0,084 0,110
1" ' 1 mm. 20 32 26,37 80,40 31,72 83,6 — 38,00 Щ00 34,88 44,86 42.21 39,28 43,60 48.80
2 mm. 12 20 32 129,38 33,001 і37,44'' ! 44,40 | j 29,іо| |з:і<)«| 26,62 41,96 47,00 33,60 1 39,3048,80
3 mm. 12 20 32 р,86 48,21 38,06 56,40 47,36 69,60 38,60 67,80 04,40 49,92 І 59,30 66,40
4 mm. II 12 20 32 65,80160,30 49,56 89,60 !95,10 71,00j 1 78,(Ю оО.ООІ 100,80 71.60 82,10 10080
Далѣе, опредѣлимъ число зубцовъ фрезы, принимающихъ одновременно участіе при сниманіи каждой толщины слоя. Имѣемъ на черте жѣ (фиг. 3): D —наружный діаметръ фрезы, d— толщина снимаемаго слоя, —уголъ, соотвѣтствующій части окружности фрезы съ зубцами, одновременно снимающими слой толщины d. Уголъ а, соотвѣтствующій одному зубцу фрезы (при числѣ всѣхъ зубцовъ фрезѣ=22), опредѣляется слѣдующимъ образомъ:
а = ~=16°2іЧ9".
22
Уголъ Ij, соотвѣтствующій толщинѣ.снимаемаго слоя d= 1 ram, опредѣлится изъ уравненія
D ,
D D 2 ~aD
-7r--d = cos і. - или cos ф=-— ; 0 = 50 mm. Для d=\ mm;
Ы Li \) U
2
50—1
ccs'y!= —= 0,98, отсюда '^ = 11° 30'.
При сравненіи а и видно, что при толщинѣ снимаемаго слоя^ = = 1 mm. въ работѣ принимаетъ участіе въ каждый данный моментъ только одинъ зубъ фрезы.
Для <1 = 2 mm
___2
cos 'l = - 77.— — 0,96; 62 = 16° 15'.
* 50
Въ работѣ въ каждый данный моментъ принимаетъ участіе также только одинъ зубъ.
Для d = 3 mm.
, 50 —3
cos ф2 = 5Q- = 0.94;
отсюда ф;, = 19°55\ г
Здѣсь изъ сравненія а и ф3 ясво, что въ каждый данный моментъ принимаютъ участіе 2 зубца фрезы; уголъ, соотвѣтствующій второму зубцу фрезы, ф3' = Фз—а= 19°55'—16°21 11соотвѣтствующій cos фз'=0,9981. Толщина слоя снимаемаго 2-мъ зубомъ опредѣ-
D
•* D D
лится изъ уравненія: cos. ф3'=-------, или^н'=т>— г-созф#'=0,09&
— D/3
mm. Для толщины снимаемаго слоя d=4 mm. уголъ ф4 опредѣлится изъ уравненія:
, D/2— di_50 — 4
cos ф4 = —--------jrjj— = 0,92; отсюда
ф4 = 23°5'.
Въ этомъ случаѣ, при сравненіи а и ф4, слѣдуетъ, что въ работѣ одновременно участвуютъ два зубца фрезы. Уголъ, соотвѣтствующій второму зубцу, ф4' = ф4 —а=23°5'—16°2Г49"; ф4,=6°53'11"; соотвѣтствующій cos 6°53'11"=0,9928.
Толщина слоя, снимаемаго вторымъ зубцомъ,
d'±=-g- — ^ cos ф4'=50—50.0,9928=0,36 mm.
Для опредѣленія толщины стружки, снимаемой однимъ зубцомъ фрезы, имѣемъ чертежъ (4), на которомъ bcfiae представляетъ стружку, снимаемую однимъ зубцомъ фрезы, D/2—радіусъ фрезы, d — толщину слоя.
Для расчета необходимо допустить, что въ то время, когда зубъ фрезы снимаетъ стружку bcf iae, сама фреза перемѣстится на величину тть равную величинѣ подачи на одинъ зубъ фрезы, и что кривая ebf внѣшняго очертанія есть дуга радіуса = D/2; въ такомъ случаѣ, толщина стружки для нѣкотораго положенія, соотвѣтствующаго углу у, представляется такъ:
Х = ас. siny, гдѣ ае=ттх.
Если Z—число работающихъ зубьевъ,
п—число оборотовъ фрезы въ 1 минуту, ѵ—скорость подачи въ mm sc—то
— 60 ѵ „ 60 ѵ
ас=— . г>-;слѣдовательно, А=— • —. sin м п Z ’ п z J
Но наибольшая толщина стружки о будетъ тогда когда у = ф, т. е. * 60 ѵ . .
о = — . ^ sin ф; для толщины снимаемаго слоя а
ft ІА
cos ф =
D J2-d
D/2
, sin ф = |/1 — cos2 «Ь —
d
+=Г Hi
D8^
Тогда величина толщины стружки,снимаемой однимъ зубомъ, выразится такъ:
2.60 ѵ_ / d D2
» ’ Z ' |/ d сР'
Эту формулу можно въ предѣлахъ одного и того же числа оборо-товъ фрезы п и одной толщины снимаемаго слоя упростить и представить <5 какъ функцію отъ скорости подачи ѵ.
I. При толщинѣ снимаемаго слоя d= 1 mm. въ работѣ, какъ уже извѣстно, въ каждый данный моментъ участвуетъ одинъ зубъ фрезы. Толщина стружки опредѣлится по формулѣ:
$^2-60 i/XZ~L_2-60 . ѵ-\/ J _ L
0 n.Z Ѵ' у d D2 п ’ Z у іо6 “ 1002*
Число оборотовъ п на протяженіи нашихъ изслѣдованій мы мѣняли 3 раза: щ=\2\ п2=20; %=32.
12
я) щ = 12; вмѣсто Z = ^ 2,2 = 4,4;
, (2 60 1 1 ___________________|
° = і 12 ' 4Т ’ іоо ^ Ш00 - l)j • ѵ или> упростивъ это выраженіе,
5 = 0,226 ѵ.
При помощи столь простой формулы мы свободно опредѣлимъ 8 для каждой отдачи ѵ при щ = 12
V I 0,018 | 0,023 | 0,031 | 0,041 о і0,00407| 0,00520| 0,00700! 0,0093"
[і) щ = 20; вмѣсто
Z =
20.22 „ , 60 —7,4
* (2.60 1 8 = Г20 '7,4
щ]/ 1(100 — 1) J.v = 0,081 ѵ.
ѵ | 0,027 | 0,039 10,052 j 0,056 о 10,0022| 0,0032! О,0042| 0,0046
7) w3=32;
вмѣсто
Z =
32^2 '60 "
= 11,7; тогда
«ч
о
(2.60 1 1 I 32 ’ 11,7 ‘ 100
V\ (100-1)
ѵ = 0,032 ѵ.
ѵ | 0.044 | 0,062 | 0,084 | 0,110 8 | 0,0014| 0,0020] 0,0027' 0,0046
II При толшинѣ снимаемаго слоя d = 2 mm. въ работѣ въ каждый данный моментъ участвуетъ одинъ зубъ фрезы. Толщина стружки, снимаемой однимъ зубомъ, опредѣлится по выше выведенной формулѣ
О.,
I2 60 .±і/£ d* \ { п Z у D D2 J
а) щ
лп - Г2-60
= 12; о., = ------
[ «
4.4'
1
100
V 2 (100—2)j ѵ = 0,327 ѵ.
ѵ 10,018 I 0,023 I 0,031 ,0,041 о | 0,0056] 0,0073|00010o| 0,0134
P) Щ = 20:
** =
2.60 1 1 20 ’ 7.4 ' 100
1/2 (100—2)
v = 0,113 v,
T) Щ — 32 °2
v 10,027 | 0,039 ! 0,052 | 0,055 8 j 0,0031] 0,0044) 0,0059| 0,0054
2.60
32
1 1 ’ 11.4 1 100
12 (100 —2)
v = 0,045 v.
v | 0,044 10,062 10,084 | 0,110 8 10,00198] 0,0028] 0,0037] 0,00495
III. Далѣе, при толщинѣ снимаемаго слоя d — 3 mm. въ работѣ въ каждый данный моментъ участвуютъ два зуба фрезы. Толщина стружки, снимаемой однимъ зубномъ фрезы, для этого случая опредѣ* лится изъ отношенія:
■’ п г у " ір- '
Толщина снимаемой стружки другимъ зубомъ фрезы для даннаго случая опредѣлится:
Си
2-60 J_, /0,095 (I)—0,095)
П ' Z | 1)2
такъ какъ d'A = 0,095 mm.
а.) щ= 12.
|2 60 1
Ьл'=
1
о,"=
12 ' 4,4 ‘ 100 2 60 . 1 1
1/3(100-3)!.»=0,395 V
12 '4.4 ' 10о^095(100-0-095) 83=83'+Ѵ'=(0,39-1-0.07) ѵ ™ 0,47 ѵ
о = 0,07. ѵ.
ѵ 10,018 10,023 і 0,031 0,041
8 |0,0085| 0,0108 0,0146 0,0194
(3) «2=20. Аналогичнымъ способомъ получаемъ
0,14 ѵ -ѵ__р, , , n ,,__ . л.
S3"—0,025 ѵ 0°=°»+0‘' =0-165»;
ѵ I 0,027 | 0,039 - 0,052 . 0,056 8 (0,00435 0,0065| 0,0086 0,0093
7) Яз=32. Также изъ общихъ формулъ
V =0 0843 ѵ 8,"=0,009 ѵ
83=8Я'Н-83И—о,0933«?.
IV. Наконецъ, при толщинѣ снимаемаго слоя d=4 mm. въ работѣ, какъ было сказано выше, въ каждый данный моментъ участвуютъ два зуба фрезы. Толщина стружки, снимаемой первымъ зубомъ фрезы, опредѣляется изъ соотношенія
о 1 =
2.60
п
t /
г\
(D —4)
D2
ѵ
Толщина стружки, снимаемой вторымъ зубомъ фрезы, опредѣляется изъ соотношенія
©4 =
2 60 1 п ’ Z
|/°^%-0,86)|- *’•
такъ какъ <//=0,36 mm.
а) щ—12
*ч / 04 =
Л / 04 :
2.60 1 1
12 4.4 100
2.60 1 1
12 * 4.4 100
|/4 (ЮО-4)
'У =0,445 ѵ\
ѵ=0,134 ѵ;
б4=34'+8 4=(0,4454-0,134) V с/> 0,58 ѵ.
Й «2=20
V 0,018 j 0,023 0,03/ 0,041
Ь 0,0104[ 0,0136 0,0214 ОС г— N1 /“ч сГ
у) «З=32.
84'=0,159 ѵ і
34'=0,048 ѵ ! °4 °>207 у
ѵ 0,027 10,039 і 0,052 0,056 о 10,00 36| 0,0081 0,01081 0,0117
b4=b4 -fo/=0,82 ѵ.
о4 =0,0625 ѵ $/=0,119 ѵ
ѵ 10,044 [0,062 0,084 j 0,110 о 10,0036| 0,0051; 0,00о9| 670095"
Опредѣленіе коэффиціента рѣзанія на основаніи полученныхъ результатовъ получается изъ общей формулы:
W
W=R. Ь. Ь. или R= —j , гдѣ
о. 6,
К—коэффиціентъ рѣзанія въ kg/qmm..
W—окружное усиліе на рѣзцахъ фрезы, работающихъ одновременно. Значенія для W берутся изъ вышеприведенной таблицы, сообразно каждому случаю.
$ — толщина стружки;
Ъ — ширина стружки=38 mm.
Подставивъ въ эту формулу для каждой подачи соотвѣтствующія значенія дла W и S (6=постоянная), получимъ нужныя намъ значе-нія коэффиціента рѣзанія. Результаты э-ихъ подстановокъ помѣшены въ нижеслѣдующей таблицѣ V
Таблица V коэффиціентовъ рѣзанія въ kg/mm.
L— ■ 1 Толщина снимаемаго слоя. Скорость иращ. фрезы въ сеіундѵ. Подача въ mm. въ секунду.
0,018 0,023 0.027 0,031 0,039 0,041 0,044' 0,052 1 1 0,056і0,0(>2 0,084 0,110
1 mm. *04,7* | 105.5 167 іб2 пг 380 | 313 ТС7 651 234 і 280 1 \ 515 425 360
2| mm. 01,8 104,7 105,6 138 | 119 1 249 94,5 202 87,5 350 188 м ,• а СдЬ со оо О
|! 01 Я 3 mm. | 104,6 1 106.6 123 118 232 102 , 95 , j 192 | 1 •248 179 187 1 | 220 1 ? 198 ! 194
4 mm. 01,8 104,5' 105,5 140 110 і 108 1 1 87 233 1 1 228 1 1 і і 408 190 ! 219 I * 308 314 278 і
Бросая общій взглядъ на приведенныя въ таблицѣ цифры, мы ясно усматриваемъ, что на паденіе коэффиціента рѣзанія вліяетъ глуби на рѣзанія, и, главнымъ образомъ, величина подачи; при увеличеніи глубины рѣзанія въ предѣлахъ одной и той же скорости вращенія фрезы, коэффиціентъ рѣзанія уменьшается медленнѣе, а съ увеличеніемъ подачи—быстрѣе Это наблюденіе въ работѣ фрезы вполнѣ согласуется съ результатами ранѣе опубликованныхъ изслѣдованій работы обыкновенныхъ рѣзцовъ и позволяетъ и въ отношеніи болѣе усовершенствованныхъ типовъ рѣзцовъ, каковыми являются фре-зы, сдѣлать выводъ, имѣющій значеніе для практики и высказанный ранѣе въ отношеніи обыкновенныхъ рѣзцовъ (см Т. И. Тихоновъ „О коэффиціентѣ рѣзанія металловъ *), что выгоднѣе работать съ большей подачей, нежели съ значительной глубиной рѣзанія при одной и тод же скорости.
Совершенно анологичные опыты были продѣланы съ тою же фре-зою и на томъ же станкѣ съ динамометромъ по опредѣленію зависимости коэффиціента рѣзанія металловъ отъ подачи, употребляя для изслѣдованія чугунъ и машинную бронзу. Результатъ полученныхъ послѣднихъ наблюденій во избѣжаніе повтореній кратко приведены въ
нижеслѣдующемъ, при чемъ во избѣжаніе недоразумѣній долженъ ого-вориться, что работающая фреза какъ въ первомъ, такъ и въ послѣдующихъ случаяхъ регулярно точилась черезъ каждые 8 час* работы.
Результаты изслѣдованій работъ фрезы надъ чугуномъ.
Таблица YJ среднихъ индикаторныхъ давленій kg/qmm.
Глубина снимаемаго слоя. Число обо-ротоиъфре-зы въ мин.: і Подача въ mm въ секунду.
0,018 0,023 0,027 0,031 0,039 -я о о" О о 0,052 0,056 0,062 0,084 0,110
1 111Ш, 12 I! 0.20 20 32 0,21 0.21 0,24 0,23 0,3о 0.25 0,30 0,46 0,34 0,35 0,48
2 mm. 12 20 32 0,38 0,45 0,36 0.51 і 0,37 0,54 1 0,30 0,52 0,53 0,44 0,54 0,66
3 mm. 12 20 32 0,00 ' і 0,02 0,52 0,70 . 0,65 0,83 0.54 0,90 1 1 0,99 | 1 0,05 | 0,80 0,94 1,00
4 mm. 1 12 1 20 1 32 0,59 і 0,63 0.02 0,77 0,65 0,96 0,58’ 0,78 0,93 1 | 0,661 0,82
Для того, чтобы получить абсолютное давленіе, зависящее отъ соцротивленія рѣзанію фрезы, по прежнему высчитываемъ изъ предыдущихъ величинъ давленій, вызываемое треніемъ въ приборѣ—0,18.
Таблица VIII исправл. индикат. давленій въ kg/qmm.
Глубина снимаемаго слоя. • * О CL x e s c j« x ® K -E ® S “ S r* , =< e. to( 1 Подача въ mm въ секунду.
0,018 0,02з| 0,027 0,031 | .0,039| 0,041 0,044 1 1 0,052| 0,056 0,062 0,084 0,110
1 mm 12 20 32 U,07 | 0,08 ~ АО і о,08 ; | 6,17 о,Ю; 0,12 0,17 j 0,23 0,21 1 0,22 0,35
2 mm 12 20 32 0,25 0,32 0,23 0,38 0,24 0,41 | ; ’ 0,39 1 0,23 0,40 1 0,31 0,41 1 0,53
8 mm 12 20 : «2 0,47 0,49 0,39 0,61 0,52 0,70 I 0,77 0,86 0,411 | 0,52 0,67 0.81 0,87
4 mm 12 20 32 0,46 0,50 j 0,49 0,04 0,52 0,83 0,45 0,65 0,83 | 0,63 0,60
При помощи абсолютныхъ среднихъ индикаторныхъ давленій вы. числены моменты, дѣйствующіе на поршни маслянаго прибора, и
окружныя усилія на рѣзцахъ фрезы, находящихся въ каждый данный моментъ въ работѣ; для этого нами использованы выведенныя уже ранѣе формулы:
М—Z. $. рі= 3172 рі; . '
W=M : г=3172 рі 0.05.
Результаты вычисленій приведены въ нижеслѣдующихъ табицахъ VIII и IX.
Таблица VIII моментовъ на поршняхъ въ k&mm.
12 ~4,М 6,081 7,0 10,8
1 шш. 20 5,08 6,34 10,8 14,9
32 7,(54 13,34 14,0 22,4
12 15,9 20,5 24,0 26,0 “
2 mm. 20 14,0 15,2 27,4 25,4 -
32 Л> 14,64 19,7 26,0 33,6
12 29,8 31,1 38,6 ..
3 mm. 20 24,7 31,0 48,8 62,6 ‘
32 26,0 33,0 43,2 51,4
12 2fi,0 31,72 40,5' 52,6
4 mm. 20 31,20 33,00 41.20 52,60 ~і
32 28,60 33,60 43,80 бб,20|
Расчетныя формулы, относящіяся къ опредѣленію толщины стружки’ снимаемой однимъ зубцомъ фрезы, а также и къ опредѣленію коэффиціента рѣзанія остаются тѣ же, что нами были выведены ранѣе для жёлѣза. - • - ,і' .
Ширина стружки b = 38 шш.
2.60 ,/'<*"
о
1) 5 =
2) R= ^
п
W 5. Ь.
~8. ’ У D
D2
ѵ.
Поэтому, подставивъ во 2-ю формулу для каждаго значенія подачи прежнія величины б, вычисленныя значенія W и указанную величину Ъ, мы получимъ искомыя значенія коэффиціента рѣзанія.
Результаты указанныхъ вычисленій представлены въ нижеслѣдующей табчицѣ X.
Таблица X; коэффиціентъ рѣзанія въ kg'qinm.
Результаты изслѣдованій обработки фрезой твердой бронзы.
Таблица XI среднихъ индикаторныхъ давленій въ kg/qmm.
Глубина снимаема!’. слоя. Число обо фрезы і ъ минуту. Подача въ mm въ секунду.
0,01»! 0,023 1 0,027 0,031 0,039 0,011 0,044 1 0,032 0,050 0,062 і о О О
3 mm | 1 12 20 32 0,б4 ТТШ 0,61 0,02 0,63 0,73 1 0,604 0,68 0,66 0,52 1 0,54 j 0,76
4 mm і 12 20 32 0,61 0,66 0,49 0,76 0,68 0,93 ! 0,61 1 0,48 1 0,80 0,64 0,70: 0,76
Таблица XII исправленныхъ (абсолютн.) среднихъ индикат. давленій.
Глубина снимаемаго слоя. Число обор. фрезы вь минуту. Подача въ тш. въ секунду.
0,018 1 0,023| 0,027 0,031| 0,039 0,041 0,044 0,062 0,05б| 0,062 0,084 0,110
3 mm. ~12 20 32 12 20 32 0,41 0,47 0,38 "0,45т 0,40 0,69 0,73 ‘I 0,45 0,62 ' 0,39 0,41 0,62
4 mm. 0,38 0,52 0,36 0,63 0,46 0,80 , j I 0,48 0,67 ! 1 0,36 1 1 1 0,41 1 0,67 0,63
М = 7132. рі
Таблица XIII моментовъ, въ kgmm дѣйствующихъ на поршняхъ
маслянаго прибора
Глубина сним. слоя 1 Л О. « о ® § ft о-Ѳ-^ о се н « я я S « JS У s S j Подача въ mm въ секунду.
0,01 «1 0,023 0,027 | 0,031 • 1 1 0,039 j 0,041 0,044 1 0,052 0,056 -і 0.062 0,084 ОДІО
3 mm 12 20 32 і300.б| 1496,8 1 1554,3 1205,4 11009.2 1268,8 | 11173,6 1427,4 1649,4 1284 І 1300,5'1649,4
4 mm 12 20 32 1173,(51643.4 |1998,4 | |114І,9 2627,6| 1427,4 1 1110.2 1592,5 2125,2 1300,5 1 1808,01948,4
W = ~ =7132. pi 0,02.
Таблица XIV окружныхъ усилій въ kg/cimm.
* ій | 26 29,9| 31,1 Зді 1
20 ! 24,1 25.3 28,5. 32,9
32 | і 23,4 ! 24,7 26,0 “ 32,9
12 23,5 32,9! 39,9 50.5 ■
4 тт. 20 ! 22,8 28,5 31,8 42,5
32 і 22,2 26,0 36.0 38,9
R = £;» = 2,60*=32™”-о b [ n 7i у d d2J
Таблица XV коэффиціентовъ рѣзанія въ kg/qmm.
3 mm *) 61,8 mm. 104,7 mm. 165,5 mm. 94 64 170 1 1 65 120 60 175 108 102 161 112 116
4 mm 61,8 mm 104,7 mm. 165,5 mm. 69 97 i 125 | 1 90 108 72 190 96 111 156 150 128
• Результаты опытовъ обработки фрезой хрупкихъ металловъ, чугу* на и твердой бронзы, какъ и нужно было ожидать, вполнѣ подтвердили уже ранѣе усмотрѣнную зависимость коэффиціента рѣзанія отъ подачи стола. Бросая общій взглядъ на полученные результаты работъ съ фрезою (см. табл, коэффиціентовъ рѣзанія), можно замѣтить, что мѣстами закономѣрность паденія коэффиціента рѣзанія съ увеличеніемъ подачи нарушается. Но это нарушеніе должно объяснить частью неодноростью хрупкихъ металловъ, что вызываетъ колебаніе сопро* тивленія рѣжущему усилію фрезы, частью же несовсѣмъ удачными
*) Скорость вращенія фрезы въ mm. въ секунду.
діаграммами, благодаря тому, что для чугуна и бронзы по необходимости была взяга недостаточно чувствительная пружина въ индикаторѣ (12 mm=l kg).
Опытныя изслѣдованія на небольшомъ строгальномъ станкѣ ведись при помощи особаго динамометра слѣдующаго устройства. Къ суппорту строгальнаго станка (фотографіи 1 и 2) привертывается четырьмя болтами подушка В, къ которой, въ свою очередь, неподвижно и тоже болтами прикрѣпленъ рычагъ С и брусъ D. Въ послѣднемъ имѣются соотвѣтствующія прорѣзи для пропуска рычага F и помѣщенія шаровыхъ подшипниковъ Е. Помощью этихъ подшипниковъ рычагъ F съ очень незначительнымъ треніемъ вращается около оси ЕЕ'. Болѣе детально устройство этой части динамометра показано на помѣщенной фиг. 5 прилагаемой таблицы. Подвижной рычагъ F при своемъ отклоненіи отъ своего первоначальнаго положенія удерживается на извѣстномъ разстояніи отъ неподвижнаго рычага С пружиной G, закрѣпленной между верхними концами упомянутыхъ рычаговъ. Въ нижней части рычага F имѣется коробкообразное уширеніе S, въ которое вставляется оправка Р, служащая для закрѣпленія рѣзца. Оправка Р свободно надѣта на шплинтъ О, вставленный въ щеки коробки S, вслѣдствіе чего при холостомъ ходѣ рѣзецъ съ оправкой нѣсколько откидывается отъ обстрагиваемаго предмета и свободно скользитъ по его поверхности. Въ рабочее положеніе оправка и рѣзецъ приводятся собственнымъ вѣсомъ и натяженіемъ пружинки Т.
Очевидно, что при строганіи сила сопротивленія матеріала рѣзанію будетъ оказывать давленіе на рѣзецъ и тѣмъ вызоветъ отклоненіе рычага. F стъ первоначальнаго его положенія и дастъ растяженіе пружины. Эти отклоненія рычага F и растяженіе пружины G будутъ пропорціональны давленіямъ на рѣзецъ, а потому и могутъ служить для непосредственнаго ихъ измѣренія. Съ этой цѣлью на неподвижномъ рычагѣ С имѣется стрѣлка L, свободно вращающаяся около своей оси. Стрѣлка L шарнирно соединяется съ тягой Н, могущей вращаться около шурупа V, ввернутаго въ подвижной рычагъ F. Такимъ образомъ стрѣлка L отклоняется одновременно съ рычагомъ F, при чемъ нижній конецъ ея указываетъ соотвѣтствующія этимъ отклоненіямъ давленія на рѣзецъ, нанесенныя на дугѣ М, которая, въ свою очередь, прикрѣплена неподвижно на рычагѣ С.
Для уравновѣшиванія движущихся массъ динамометра былъ введенъ между верхними концами рычаговъ F и С масляный буферъ R, видный на прилагаемыхъ фотографіяхъ 1 и 2 и показанный схемати-
чески въ разрѣзѣ на фиг. 6 прилагаемой таблицы . Это желѣзный точеный цилиндръ съ плотно пригнаннымъ поршнемъ, соединенный шарнирно помощью ушка на днищѣ съ верхнимъ концомъ рычага С. Штокъ поршня этого цилиндра, проходя черезъ привернутые къ послѣднему крышку и сальникъ, прикрѣпляется шарнирно съ рычагомъ F помощью навинченной на конецъ штока цилиндрической гайки съ особыми ушками. Обѣ полости цилиндра впереди и сзади поршня соединяются кранами X съ общей коробкой у (см. фот. 2), въ которую черезъ отверстія Z, закрываемыя пробками, наливается масло. Такимъ образомъ при строганіи верхній конецъ рычага F, разстягивая пружину, отклоняется и тянетъ за собою поршень буфера, поршень же при эгомъ сжимаетъ масло, находящееся передъ нимъ, и выдавливаетъ его черезъ* краны въ общую коробку. Этимъ достигается плавное отклоненіе рычага F и стрѣлки С отъ ихъ первоначальнаго положенія при строганіи и такое же плавное возвращеніе ихъ обратно при холостомъ ходѣ станка. Во время производства опыта обращалось вниманіе, чтобы въ буферѣ не было воздуха. При соблюденіи этого условія, во-первыхъ, нельзя было оттянуть верхній конецъ рычага Е, когда краны X были закрыты; во-вторыхъ, при открытыхъ кранахъ во время самаго наблюденія отклоненіе стрѣлки совершалось постепенно безъ замѣтныхъ дрожаній и толчковъ.
Градуированіе прибора производилось послѣ установки его на строгальномъ станкѣ такимъ образомъ: къ столу станка былъ прикрѣпленъ блокъ (черт. 7 и 8 прилагаемой таблицы), черезъ который перекидывался стальной канатъ, одинъ конецъ котораго соединялся съ динамометромъ помощью желѣзной пластинки съ вырѣзами, надѣтой на призматическій кусокъ желѣза (черт. 8), вставленный въ оправу прибора вмѣсто рѣзца, а на другой—навѣшивались грузы. При этомъ замѣчалось отклоненіе стрѣлки L по дугѣ М, на которой непосредственно и наносились соотвѣтствующія этимъ отклоненіямъ дѣленія въ килограммахъ. Разстояніе а (черт. 8) между срединой толщины упомянутой пластинки и нижней плоскостью оправки равнялось 20 mm, т е. длинѣ выступающей изъ оправки части рѣзца. Это было сдѣлано для того, чтобы по возможности соблюсти равенство плечъ, на которыя дѣйствуютъ силы натяженія каната при градупрованіи и сила давленія на рѣзецъ при строганіи испытуемаго бруска.
Относительно описаннаго динамометра можно сказать, что онъ простъ по устройству, но, къ сожалѣнію, обладаетъ нѣкоторыми су" щественными недостатками: 1) въ немъ не вполнѣ устранено треніе,
которое, не поддаваясь учету, вліяетъ на результатъ опытовъ и уменьшаетъ чувствительность прибора; 2) вмѣстѣ съ измѣненіемъ положенія рычага F мѣняется также положеніе рѣзца относительно обстрагиваемаго предмета, т. е. мѣняется уголъ рѣзанія, что, конечно, тоже должно сказываться въ конечныхъ результатахъ.
Затѣмъ большимъ недостаткомъ работъ на строгальномъ станкѣ было то, что вслѣдствіе конструкціи самого станка нельзя было значи* тельно расширить число подачъ, и пришлось работать только съ тремя подачами: 0,35, 0,70, и 1,05 mm. Затѣмъ вслѣдствіе узости задачи, возможной для разрѣшенія на строгальномъ станкѣ, для изслѣдованія въ качествѣ матеріала былъ взять только чугунъ. Результатъ полученныхъ наблюденій представленъ въ слѣдующей таблицѣ XVI. . •
Таблица XVI. Чугунъ (строгальный станокъ).
Толщина стружки в ь mm. Нагрузка динамометра въ килограммахъ. 1 Подача въ mm. Коэффиц. рЬзанія въ ь илогр. на кв. мм.
0,24 28 0,35 323
0,3 37 — 362
0,62 60 274,8
0,63 67 — 249
1,08 81 — 214
1,31 97 — 211,6
1,4 110 — 224,4
0,24 48 0,70 286,8
0,3 64 — 257,2
0,52 76 — 208,3
0‘63 77 —. 175,8
1,08 112 — - 148,2
1,31 127 — 138,4
1,4 148 — 161.1
.0,24 64 1,06 254
0,3 69 — . 219
0,62 90 - 164,8
0,63 96 — 143
1,08 186 — 119,2
1,31 161 — 110
1,40 177 ■ 120,6
Изъ разсмотрѣнія послѣдней таблицы видно, что по отношенію къ чугуну общее предположеніе относительно уменьшенія коэффиціента рѣзанія металловъ съ увеличеніемъ величины подачи при одной и той же скорости въ наблюдаемыхъ предѣлахъ весьма близко къ дѣйстви-
Наконецъ, опытныя изслѣдованія на токарномъ станкѣ были поставлены значительно шире, ибо конструкція самого станка давала возможность измѣнять число различныхъ подачъ отъ 8 до 12.
Работа производилась на токарномъ станкѣ съ приводомъ отъ от-отдѣльнаго электрическаго двигателя и съ механической подачей ходовымъ винтомъ. Станокъ былъ совершенно изолированъ отъ другихъ, и наблюденія за поглощаемой мощностью были вполнѣ обезпечены въ своей правильности.
Приборомъ для измѣренія давленія на рѣзецъ служилъ пружинный динамометръ простого устройства, показанный на чертежѣ фиг* 9 прилагаемой таблицы. Динамометръ прикрѣпленъ къ верхней доскѣ суппорта и передвигается вмѣстѣ съ суппортомъ отъ ходового винта. Фотографія № 3 изображаетъ токарный станокъ, снятый вмѣстѣ съ динамометромъ для указанныхъ испытаній.
Для уничтоженія излишнихъ колебаній между рычагами динамометра вставленъ масляный катарактъ.
Прежде чѣмъ приступить къ опытамъ, этотъ динамометръ былъ провѣренъ, нанесена новая точная школа для отчетовъ нагрузки. При производствѣ опытовъ велись наблюденія за нагрузкой при каждой •скорости, и опредѣлялось число оборотовъ обрабатываемаго предмета въ минуту. Діаметры обрабатываемыхъ предметовъ до и послѣ прохода рѣзца измѣрялись съ точностью до 0,02 mm. Число оборотовъ въ минуту измѣрялось съ помощью счетчика оборотовъ и секундомѣра, а затрачиваемая энергія съ помощью ваттметра.
Самое производство опытовъ велось слѣдующимъ образомъ: установивъ точно болванку и измѣривъ начальный ея діаметръ, пускали станокъ въ ходъ и, послѣ нѣсколькихъ отсчетовъ числа оборотовъ и нагрузки на рѣзецъ, мѣняли подачу, постепенно переходя отъ меньшихъ •къ большимъ, или наоборотъ, и все время слѣдили за приборомъ. Полученные такимъ образомъ отсчеты давали возможность опредѣлить коэф* фиціентъ рѣзанія для данной скорости и подачи и самую скорость рѣзанія по формуламъ:
U)
>
d.n
6(Г’
гдѣ «> есть поперечное сѣченіе снимаемой стружки въ квадратныхъ
с?,, d\ j у
миллиметрахъ =-----~— I, I—подача,
р—нагрузка на рѣзецъ въ klgr., п—число оборотовъ въ минуту и
d—средній діаметръ снимаемаго слоя.
Скорость рѣзанія при изслѣдованіяхъ на токарномъ станкѣ под*
держивалась въ среднемъ для желѣза 0,1150 метровъ въ секундѵ; для
/
чугуна и бронзы 0,0925 метровъ въ секунду.
Результаты полученныхъ- наблюденій для послѣднихъ изслѣдованій на токарномъ станкѣ приведены въ слѣдующихъ таблицахъ XVII, гдѣ д—показаніе пружины динамометра, а к —коэффиціентъ рѣзанія въ килограммахъ на квадратный миллиметръ.
Таблица XVII. ЖЕЛѢЗО.
Толщина ^\стружки въ ГІодача въ mm. 1 0,29 1! , 0.05 і 1: 1 0,3 0.37 1 1 0,59 i 0,9
0,17 31 028 44 398 38 740 *43 681 55 648 66 430
0,212 31 653 47,5 315 40 629 47 598 02,5500 74 387,6
0,231 36 525 50 328,5 42,5 606 49 566 04 464 — —
0,255 30.6 193 52 313,5 45 588 50,5 536 05,6:435 i 86 375
0.271 37,5 477 55 312 40,5 574 51 508 07,5 423 — —
0,297 39 452 57 295 47,5 532 55 500 | I 70 100 92,5 346
0,34 10,5 410 00,5 274 50 490 59 469 ' 76 360 102,6 335
0,382 42,5 383 64 258 62,5 458 60,5 430 — Ш 323,5
0,426 41 357 67 242,5 54,5 428 62 394 86 343 120 314
, 0,408 47 340 70 230 57.5 410 64,5 373 — ’ — !123 292
0,61 48 325 76 226 60 392 ' 06,5 353 92,5 307 128 279
' 0,662 49 300 77 215 03 880 І 67,5 330 96 295 ‘135 271,51
0,730 51 239 87 181,5 72,5 328 72 204 108 249 145 219
0,92 52,5 196,5 100 107 82,5 298,5 78 229 120 221 155 i 187
1,01 55 187,5 105 160 93 307 80 214 I 1 122,5 j 205 — —
1,106 50 175 110 153 98 295 87,5 214 j 128 196 160 161
1,176 57 167 112 146,5 103 292,5 96 221 1 135 195 — II ■ —
1.29 — — 114 130 100,5 278 100 209 138 181,5i;168 144,5
1.47 — 120 125,5 118 267,6 108 199 142 164 176 133
1,00 — ' 124 115 126.5 254 116 187, s i 147,5 150,6' 180 120,5
1,84 — — 127 106,5 — — — i ~' 160 138 195 118
g k g k 1 s k g k 1 g k g k
ЧУГУНЪ.
Толщина ^\стружки пъ Подача \^т-пъ тт. 0,31 j 0,39 0,67 t 1 1,95 | 1,00 0,1
0,283 1 60 682 65 590 77,5 409 102 1 184,5 82 290 45 1 169»!
0,39(5 (53 512 72 466 79,5 299 112 145 87 219,5 52,5 1326:
0,61 66 411 82 412 83,5 244 122,5 123 92,5 181,5| 57 ІІ20І
0,70 68 313 92 337 88,5 188,6 39 102 100 143 59 842!
0,813 70 277,5 97,5 308 92 169 152 96 106,5 131 62,5 7791
1,02 73 231 105 264 97 142 170 85,4 114 112 67,5 662i
1,276 75 190 ПО 221 104 121,5 192 77,3 121 95 72,5 568,1
1,63 77,5 163,5 115 193 108,5 106 225 75,4 133 86,8 76 497||
g k g k g k 1 |g 1 k g k ! i k k 1
Если результатъ полученныхъ наблюденій для какого угодно матеріала на основаніи приведенныхъ данныхъ изобразимъ въ видѣ кривой, то получимъ кривую, вполнѣ напоминающую фиг. 10 прилагаемой таблицы относящуюся къ обработкѣ желѣзныхъ болванокъ стружкою тол- • щиною 0,29, mm. При построеніи этой кривой по оси ординатъ отложены коэффиціенты рѣзанія въ киллограммахъ, а по оси абсциссъ— величина подачъ.
Такимъ образомъ, резюмируя основные результаты вышеизложенныхъ изслѣдованій надъ коэффиціентомъ рѣзанія металловъ, произведенныхъ вышеуказаннымъ способомъ на фрезерномъ, строгальномъ и токарномъ ставкѣ, и принимая во вниманіе случайныя отклоненія зна. ченій коэффиціента рѣзанія, вызываемыя или неоднородностью обрабатываемаго матеріала, или недостатками въ конструкціяхъ употребляемыхъ динамометровъ,—мы приходимъ къ заключенію, что ранѣе высказанное предположеніе объ уменьшеніи коэффиціента рѣзанія металловъ при одной и той же скорости рѣзанія съ увеличеніемъ величины самой подачи—является вполнѣ обоснованнымъ.
Фи г. 1
Фиг. 2.
ajpwv.
<***' • e|o^ &,
fl
