CC BY
20
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
УДК 621.91
ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ УСИЛИЯ
РЕЗАНИЯ
А. О. Чечуга
Рассмотрены вопросы влияния скорости резания на величину силы резания. Представлены зависимости тангенциальной и радиальной, а также осевой составляющих силы резания от скорости резания.
Ключевые слова: сила резания, радиальная составляющая силы резания, тангенциальная составляющая силы резания, приращения силы резания.
Процесс резания металлов представляет собой равнодействующую двух сил: силы воздействия сходящей стружки на переднюю грань резца и силы воздействия обрабатываемой поверхности на заднюю грань резца.
Величина и направление силы, возникающей при резании металлов, являются важными характеристиками этого процесса. От величины и направления силы резания зависят условия работы станка, инструмента и приспособления, точность обработки детали, потребляемая мощность и т.д.
Каждую из этих сил можно рассматривать, в свою очередь, как равнодействующую нормальной силы на соответствующую поверхность резца и силы тангенциальной.
В учебных пособиях по резанию металлов, как известно, указывается, что усилие резания (тангенциальная составляющая) или не зависит от скорости резания, или эта зависимость столь незначительна, что практически ею можно пренебречь.
Основанием для таких заключений служат опыты различных авторов. Некоторые указывают, что для многих обрабатываемых металлов тангенциальная составляющая усилия резания с увеличением скорости резания весьма слабо уменьшается.
Исключением является лишь работа Валлихса, которым было обнаружено впервые резкое влияние скорости резания на усилие резания Рх. Валлихс установил, что при обработке малоуглеродистых автоматных сталей (сталь: С =0,08 %, 8 = 0,18 % и сталь С = 0,06 %, 8=0,03°) тангенци-
альная составляющая при увеличении скорости резания от 15 до 80 м/мин непрерывно возрастала, достигнув при 80 м/мин примерно 140...145 %; при дальнейшем увеличении скорости резания тангенциальная составляющая вновь постепенно убывала.
Наибольшую часть радиальной составляющей представляет собой сила трения стружки о переднюю грань резца, причем эта часть тем больше, чем меньше передний угол резца.
При достаточно малых величинах передних углов резца изменения величины радиальной составляющей усилия резания в определенных зонах скорости резания должны характеризовать собою в основном изменения силы трения стружки о резец. Изменение величины радиальной составляющей, а именно резкое повышение кривой и затем более медленное спадание (напоминающее собою своеобразный горб (рис. 1, сталь 15 t = 2 мм, S = 0.24 мм/об) [ участок кривой показан в увеличенном вертикальном масштабе] может быть выряжено с достаточной точностью для подобного вида кривых эмпирической формулой экспоненциального вида
Ру-(Ру )0 = а /ъ - а ъ , (1)
где а, а\ Ъ, Ъ' - постоянные коэффициенты, зависящие от свойств; (Ру)0 - среднее значение радиальной составляющей.
Рис. 1. Зависимость Ру от и
Значение радиальной составляющей до этого интервала и после него сравнительно мало отличаются от своего среднего значения, эти отклонения согласно различным данным не превышают 5 - 8 %.
Если изменения скорости не будут выходить за пределы поднимающейся или спадающей ветви кривой, то для выражения соответствующего приращения составляющей усилия резания вместо общей формулы (1) можно записать выражение вида
АРу = ауеУ Ъу (еАп ЪУ -1) . (2)
Изменения тангенциальной и радиальной составляющих от скорости резания имеют идентичный характер (рис. 2), поэтому можно написать также и для приращения тангенциальной составляющей аналогичное выражение
Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
DPz = aze bz (eAvh -l) • (3)
Аналогичное выражение может быть также написано и для осевой составляющей, так как радиальная и осевая составляющие отличаются лишь некоторыми множителями, как это было показано выше (влиянием относительно малой силы воздействия обрабатываемой поверхности на заднюю грань быстрорежущего резца можно пренебречь без значительного ущерба для результатов).
Таким образом, и для приращения осевой составляющей в указанных выше пределах изменения скорости резания можно также написать выражение
DPx = axe Ъх (eAvЪх -1). (4)
Pz 220
200
180 160 140
эо Я) то te
M'мин
Py 100
80 60
40 20
10 30 50 70 90 110
M'MTTH
Pue. 2. Зависимость Pz и Py от v для стали 15 при t= 4 мм, S = 0,24 мм/об
Следует отметить, что при резании хрупких металлов, например чугуна и т.п., среднее значение усилия резания практически не зависит от скорости резания. При резании невязких сталей усилие резания с увеличением скорости резания имеет слабую тенденцию к снижению; практически можно считать, что усилие резания не зависит от скорости для таких сталей. При резании вязких сталей с весьма малыми скоростями резания и значительными сечениями стружки наблюдается образование элементов стружки и соответственно им колебания усилия резания не вполне периодические. Для вязких сталей утверждение о независимости усилия резания от скорости резания не соответствует истине. При резании вязких сталей усилие резания изменяется в зависимости от скорости резания, а именно: в определенном интервале скоростей резания, зависящем от глубины, подачи и геометрии резца, усилие резания испытывает относительно резкий подъем до максимума и относительно медленное затем снижение.
291
Список литературы
1. Чечуга А. О. Влияние силы трения на составляющие силы резания при токарной обработке // XVII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистров, аспирантов и молодых ученых «Техника ХХ1 века глазами молодых ученых и специалистов». Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. С. 452-456.
2. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967.
359 с.
Чечуга Антон Олегович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE OF CUTTING SPEED ON THE COMPONENT OF CUTTING FORCES
A.O. Chechuga
The article considers the influence of cutting speed on the value of cutting force. The dependences of the tangential and radial, as well as axial components of the cutting force on the cutting speed are presented.
Key words: cutting force, radial component of cutting force, tengecial component of cutting force, increment of cutting force.
Chechuga Anton Olegovich, student, chechugaO@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9
ВЫЯВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЧАТЫХ РАЗВЕРТОК С РАЗНОНАПРАВЛЕННЫМИ ВИНТОВЫМИ ЗУБЬЯМИ
НА ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ СТУПЕНИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТУПЕНЧАТЫХ ОТВЕРСТИЙ
В. А. Гречишников, В.Б. Романов, А. А. Куранина
Изучены геометрические особенности двухступенчатой развертки с разнонаправленными винтовыми зубьями на первой и второй ступени, предназначенной для обработки двухступенчатых отверстий. На базе полученных данных предложены наиболее оптимальные геометрические параметры инструмента.
Ключевые слова: развертка, двухступенчатая развертка, винтовой зуб, отверстие, процесс резания, сила резания, ступенчатое отверстие, цилиндрическая развертка, инструмент, угол.
Процесс развертывания является одним из основных способов формирования отверстия диаметром до 80 мм. Для обработки отверстия развёртки диаметром до 30 мм широко применяются в различных отраслях машиностроения. Изготовление разверток происходит не только на
292
