6. Силы резания при точении
6.1. Силы, действующие на резец и заготовку
Система сил, действующих при точении, может быть приведена к одной равнодействующей силе Р (рис. 6.1), называемой силой резания. Точка приложения этой силы находится на рабочей (активной) части главной режущей кромки резца. Для практических целей обычно нужна не сама равнодействующая сила Р, а ее составляющие, действующие в заданных, представляющих интерес для практики, направлениях. Такими составляющими являются:
Рис. 6.1. Схема сил резания при точении
1)
сила
- касательная составляющая, действующая
в плоскости резания в направлении
главного движения и определяющая
нагрузку на станок и резец; величина
определяет крутящий момент Мкр,
по которому ведется расчет зубчатых
колес
и валов коробки
скоростей станка;
2)
сила
- радиальная составляющая, приложенная
перпендикулярно к оси заготовки; эта
составляющая определяет силу отжима
резца от заготовки и прогиб заготовки,
обусловливающий точность изготовления
детали; сила
необходима
для расчета станины и суппорта станка;
3)
сила
- осевая составляющая, действующая вдоль
оси заготовки параллельно направлению
движения подачи; эта сила
определяет
нагрузку механизма подачи станка, ее
значение является исходным для расчета
звеньев механизма подачи станка. Три
указанные составляющие силы взаимно
перпендикулярны; поэтому величина и
направление равнодействующей силы Р
определяются как диагональ параллелепипеда
(рис. 6.1):
.
Соотношение величин составляющих сил , и не остается постоянным и зависит от геометрических параметров рабочей части резца, элементов режима резания (V, t, s), износа резца, физико-механических свойств обрабатываемого материала и условий резания.
Отношения
и
возрастают
с увеличением износа резца; увеличение
подачи увеличивает отношение
;
уменьшение главного угла в
плане увеличивает отношение
.
В некоторых
случаях обработки одной из
двух составляющих (
или
)
может и не быть. Например, при разрезке
прутка отрезным резцом отсутствует
сила
,
и тогда
;
при подрезке торца трубы резцом с
и
отсутствует составляющая
,
при этом равнодействующая
.
Сила
действует во всех случаях, и поэтому
часто ее называют главной составляющей
силы резания или просто силой резания.
Мощность, затрачиваемая на процесс резания, определяется действием трех составляющих силы резания: , и , но так как перемещения жестко закрепленного резца в направлении силы практически не происходит, мощность, обусловленная действием этой составляющей, может быть приравнена нулю.
Тогда эффективная мощность, затрачиваемая на процесс резания
кВт,
(6.1)
где - скоростъ резания в м/мин;
n - число оборотов заготовки в минуту;
s - подача в мм/об.
Численное значение второго члена правой части уравнения (6.1) обычно мало и составляет 1-2 % от значения первого члена; поэтому эффективную мощность практически определяют как создаваемую лишь одной силой , т.е.
кВт.
Мощность электродвигателя станка
,
где - КПД станка.