Сила резания

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

Силу резания R принято раскладывать на составляющие силы - тангенциальную P_z , радиальную P_y и осевую P_x.
При точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении тангенциальную составляющую, H, рассчитывают по формуле

(8)

где:

Сp; xp; yp; np - эмпирические коэффициент и показатели степени, приведённые в табл.15;

t - глубина резания (при отрезании, прорезании и фасонном точении - длина лезвия резца), мм;

Kp = KMp·Kjp·Kgp·Klp·Krp - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов приведены в табл. 13 и 16.

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

P_x=(0,1...0,25) · Pz, (9)

P_y=(0,25...0,5) · Pz

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле

(10)

С учётом потерь, мощность привода, кВт, определится

(11)

где h - к.п.д. станка, (принимается равным 0,85).

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)

где:

B - ширина поперечного сечения державки резца, мм ;

Н - высота поперечного сечения державки резца, мм ;

l_р - вылет резца из резцедержателя, мм:

при наружном продольном точении l_р» (1,2 - 1,25)Н,
при подрезании торцев l_р»(D/2)+5, мм;
при растачивании отверстий l_р » L+5 мм;

L - длина обработки, мм (см. формулу 39).

[s_и]= 200 МПа - предельно допустимые напряжения на изгиб для державки из конструкционной стали.

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)

где:

f - стрела прогиба детали, мм.

при черновом точении f = 0,1 - 0,2 мм,
при получистовом - f=0,1 мм,
при точных работах 20 - 25 % от величины поля допуска на размер обрабатываемой поверхности;

k - коэффициент продольной упругости, зависящий от способа установки детали:

k = 3 - деталь закреплена в патроне;
k = 70 - деталь закреплена в центрах;
k = 130 - деталь закреплена в патроне с поджатием задним центром;

E - модуль продольной упругости, МПа, табл. 17;

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

D - диаметр круга, мм;

l_d - длина детали (заготовки).

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