Силы, действующие на режущий инструмент

Зная силы, действующие в процессе резания, можно рассчитать и выбрать режущий инструмент и приспособления, определить мощность, затрачиваемую на резание, а также осуществлять рациональную эксплуатацию станка, инструмента и приспособлений.

Образование стружки в процессе резания происходит под действием силы резания, преодолевающей сопротивление металла. Силу P резания, Н, при обработке точением можно разложить на три составляющие (рис. 2.10): тангенциальную Р_z, направленную вертикально вниз и определяющую мощность, потребляемую приводом главного движения станка; радиальную Р_y, направленную вдоль поперечного движения подачи (эта сила отжимает резец и учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечного движения подачи станка); осевую Р_x, направленную вдоль продольного движения подачи (эта сила стремится отжать резец в сторону суппорта и учитывается при определении допустимой нагрузки на резец и механизмы станка при продольном движении подачи).

Между тремя составляющими силы резания существуют примерно следующие соотношения: Р_y= (0,25...0,5)P_z; Р_x= (0,1...0,25)P_z.

В большинстве случаев P_z ~ 0,9Р, что позволяет производить многие практические расчеты не по силе Р резания, а по тангенциальной ее составляющей Р_z.

В процессе резания на значение Р_z, Р_y и влияют следующие факторы: обрабатываемый металл, глубина резания, подача, передний угол, главный угол в плане, радиус скругления режущей кромки, СОЖ, скорость резания и износ резца.

Физико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на значение силы резания. Чем больше предел прочности при растяжении σ_в и твердость обрабатываемого металла, тем больше Р_z, Р_y и Р_x.

Увеличение глубины резания и подачи также приводит к увеличению составляющих силы резания, причем глубина резания больше влияет на силу резания, чем подача.

Чем меньше передний угол лезвия γ, тем больше сила резания. При увеличении главного угла φ в плане сила Р_y резко уменьшается, а сила Р_x увеличивается. Для твердосплавных резцов при увеличении φ от 60 до 90° сила Р_z практически не изменяется. При увеличении радиуса r скругления режущей кромки силы Р_z и Р_y возрастают, а сила Р_x уменьшается.

СОЖ уменьшают силу Р_z при небольшой толщине срезаемой стружки, увеличение толщины среза и скорости резания снижает эффект применения СОЖ.

При увеличении скорости резания от 50 до 500 м/мин сила Р_z значительно уменьшается; дальнейшее повышение скорости резания дает лишь небольшое уменьшение силы P_z.

Износ резца по задней поверхности значительно увеличивает силы Р_y и Р_x.

Материал режущей части резца также оказывает влияние на силу резания; например, твердосплавные резцы снимают стружку с несколько меньшей силой резания, чем резцы из быстрорежущей стали.