Силы резания при свободном и несвободном резании

Значения постоянных коэффициентов С_Р и показателей степе­ней х_Р и у_Р зависят от свойств обрабатываемого металла, геометри­ческих параметров режущей части резцов, условий смазывания, охлаждения зоны резания и т.д. В качестве примера приведем эм­пирические формулы для определения составляющих сил резания при точении стали проходными твердосплавными резцами:

При фасонном точении твердосплавными резцами Р_z = Ср_zBS^0,75, а отрезными и прорезными – Р_z= Ср_zВS (В — длина кромки резца, находящейся непосредственно в работе).

Влияние свойств обрабатываемого материала на силы резания: чем выше твердость и прочность обраба­тываемого материала, тем больше силы резания. Приведем их соот­ношения. Если НВ' соответствует Р', а НВ" — Р", то

По этим формулам можно определить любую силу резания при обработке стали с НВ", если известна сила резания Р' для стали с НВ'. Например, при обработке серого чугуна твердостью 190 НВ сила = 925 Н. Требуется определить при обработке чугуна твердостью 241 НВ. Тогда Р' = 925(241/190)^0,4 =1018 Н.

Что касается влияния на силы резания свойств материала инст­румента, скорости резания, СОЖ, переднего и заднего углов, то вы­воды, сделанные для случая свободного резания, целиком приме­нимы к точению различными резцами.

Рассмотрим влияние главного угла в плане φ на силу резания. По мере увеличения угла φ при обработке чугуна сила Р_zуменьша­ется, а при обработке стали сначала уменьшается, а затем (при φ = 50°) возрастает (рис. 2.8). Такой характер зависимости Р_z= f(φ) объясняется тем, что увеличение угла φ приводит к уменьшению ширины bи увеличению толщины а среза, хотя при этом глубина резания и подача остаются неизменными.

При уменьшении bи а уменьшается сила Р_z. Кроме того, боль­шему углу φ будет соответствовать большая длина криволинейной части главной режущей кромки 1_k2 > 1_k1, что усложняет условия ре­зания и способствует увеличению силы Р_z(рис. 2.9, а, б); мень­ший угол  будет в секущей плоскости А - А, в то время как передние углы γ₁ и γ₂  в главной секущей плоскости N - N будут одинаковыми при различных углах φ (рис. 2.9, в, г), что также приводит к увеличению силы Р_z.

Рис. 2.8. Влияние главного угла в плане на силы резания Р_z, Р_у, Р_х

Рис. 2.9. Изменение криволинейной части режущей кромки

резца и угла γ с изменением угла φ:

а, б – 1_к2 >1_к2;     в, г– γ₁’ > γ₂”

Таким образом, увеличение угла φ оказывает сложное воздейст­вие на силу Р_z. При малых углах φ  большее воздействие на силу Р_z оказывает изменение ширины и толщины среза, а при работе рез­цами с φ > 50° преобладает влияние радиуса криволинейной части режущей кромки и значения угла γ’₂ .

Влияние угла φ на силы Р_у и Р_х легко объясняется изменением соотношения сил, действующих в горизонтальной плоскости. Как видно из рис. 2.10, с увеличением угла φ сила Р_х возрастает, а Р_у уменьшается. При φ = 90° сила Р_у незначительна.

Рис. 2.10. Влияние главного угла в плане на составляющие силы резания Р_х и Р_у при φ₁ < φ₂ < φ₃

Влияние вспомогательного угла в плане φ₁ и угла наклона глав­ной режущей кромки λ на силы резания незначительно, поэтому оно практически не учитывается.

Увеличение радиуса вершины r_в, как и уменьшение главного угла в плане φ, изменяет условия резания (рис. 2.11), поскольку при неизменных значениях t и S растет ширина и уменьшается толщина среза. Кроме того, это приводит к увеличению деформа­ции срезаемого металла и уменьшению вспомогательного передне­го угла γ₁.

Рис. 2.11. Влияние радиуса сопряжения режущих кромок r_B, на составляющие силы