Авто рез. Практика 1_2_3_4 ЗУ. Занятие 1 Основные понятия, термины и определения при резании материалов
 Скачать 0.87 Mb.
|
|
Теоретические положения 1.1 Силы при резании В процессе резания резец преодолевает сопротивление обрабатываемого материала (силы упругого и пластического деформирования, силы трения). Суммарная равнодействующая всех сил, действующих на резец, обозначается R. Для удобства измерения и изучения силу R раскладывают на три взаимно перпендикулярных составляющих PZ, PY, РХ (рис.1).  Рисунок 1- Схема сил резания при точении - PZ - главную составляющую силы резания, действует на резец в направлении движения резания и является касательной к поверхности резания. Поэтому ее часто называют тангенциальной; - PY - радиальную составляющую, приложенную перпендикулярно оси заготовки. Эта сила отжимает резец от заготовки и изгибает заготовку; - РХ - осевую составляющую, действующую вдоль оси заготовки в сторону, противоположную движению подачи. Эту силу часто называют силой подачи. Равнодействующая R равна:  Наибольшей из этих сил является сила резания PZ. Соотношение между силами PZ, PX, PY зависит в основном от режимов резания и углов заточки резца. Зависимость силы PZ от процесса резания в общем виде выражается следующей зависимостью:  где  - постоянный коэффициент, зависящий от условий обработки и физико-механических свойств обрабатываемого материала; , , ,- показатели степени, учитывающие влияние глубины резания, подачи и скорости резания на силу  ; - общий поправочный коэффициент.Силы PY и РХ подсчитываются по аналогичным зависимостям. По составляющей силе резания PZ производят расчет крутящего момента (кНм), который нужно приложить к шпинделю станка, и мощности (кВт), на резание (эффективная мощность),  ;  где D - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, м;  - скорость резания, м/мин.По тангенциальному усилию резания  рассчитывают основные детали коробки скоростей, а также резца на прочность и жесткость.Отношение силы резания к площади среза называют удельной силой резания Р: где S - подача, мм/об; t - глубина резания, мм. Работа, затрачиваемая при резании на превращение в стружку единицы объема обрабатываемого металла, называется удельной работой резания а:  где - сила резания, Н; - скорость резания, м/мин;  - объем металла, превращающегося в стружку в единицу времени, см3/мин,  Удельная работа характеризует энергетические затраты на обработку резанием конкретного металла, т.е. определяет склонность металла к обрабатываемости. 1.2 Влияние элементов режима резания и условий обработки на силы резания PZ, PX, PY, Увеличение глубины резания t и подачи S связано с увеличением площади поперечного сечения среза, что вызывает большее сопротивление обрабатываемого материала резанию и приводит к увеличению PZ, PX, PY. Увеличение t в большей степени влияет на рост сил резания, чем увеличение S т.к. увеличиваются активная длина режущей кромки, нормальное давление и силы трения по задней поверхности режущего клина. Влияние скорости резания на PZ, PX, PY опосредовано свойствами обрабатываемого материала. Чем больше предел прочности материала на растяжение  и твердость HB, тем больше становятся все три компоненты силы резания.Если обрабатывается пластичный материал (например, сталь 40Х), дающий сливную стружку, то зависимость PZ, PX, PY, от скорости резания имеет сложный неоднозначный характер в различных интервалах скоростей (Рис.2).  Рисунок 2- Зависимость PZ от скорости резания При увеличении скорости резания от 5 до 20-25 м/мин степень пластической деформации и величины PZ, PX, PY, уменьшаются, т.к. растет нарост на передней поверхности инструмента, который увеличивает фактический передний угол , начиная со скорости 20-25 м/мин, высота нароста уменьшается, фактический передний угол уменьшается, что увеличивает степень пластической деформации и величины PZ, PX, PY . На скоростях резания 40-50 м/мин нарост почти исчезает, передний угол принимает свое номинальное значение, степень пластической деформации и величины PZ, PX, PY достигают максимума. При дальнейшем увеличении скорости резания степень пластической деформации и величины PZ, PX, PY, уменьшаются, т.к. растет температура резания, что уменьшает коэффициент трения между стружкой и режущим клином. При обработке хрупких материалов (например, серых чугунов), дающих элементную стружку (стружку надлома), зависимость коэффициента усадки стружки от скорости резания имеет вид плавной кривой во всех интервалах скоростей (Рис.3). Это объясняется отсутствием нароста при обработке хрупких и твердых материалов.  Рисунок 3- Зависимость PZ от скорости резания С увеличением скорости резания степень пластической деформации уменьшается, что приводит к уменьшению величины сил резания. Аналогично выглядит эта зависимость для материалов, не склонных к наростообразованию: меди, жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, титановых сплавов. 1.3 Влияние геометрических параметров на силы резания PZ, PX, PY Уменьшение заднего угла α увеличивает контакт задней поверхности режущего клина с обрабатываемой деталью, что приводит к увеличению сил трения и величины PZ, PX, PY. Интенсивность влияния α на силы резания невелика: увеличение α от 2° до 12° увеличивает Pz на 6%, а Ру на 17%. Дальнейшее увеличение α на силы резания не влияет. С увеличением переднего угла уменьшается степень пластической деформации срезаемого слоя, что приводит к уменьшению величин PZ , PХ , PY. При уменьшении переднего угла силы резания PZ, PX, PY увеличиваются, так как резец тяжелее врезается в заготовку, больше становится деформация стружки. Увеличение главного угла в плане приводит к увеличению толщины срезаемого слоя (  ) и уменьшению степени его пластической деформации, что влечет за собой уменьшение величины Pz и Ру. Сила PХ возрастает потому, что режущий клин отжимает от заготовки в направлении, перпендикулярном к главной режущей кромке (среднее значение угла в плане становится меньше).Наряду с этим, увеличение  приводит к уменьшению ширины срезаемого слоя ( ), что влечет за собой увеличение силы PХ. (рисунок 4). Рисунок 4- Зависимость составляющих сил резания PZ, PX, PY от главного угла в плане При увеличении износа резца увеличиваются все три компоненты силы резания: PX и PY возрастают потому, что больше становится длина криволинейного участка режущей кромки, а следовательно, больше деформации в срезаемом слое. Поскольку главная режущая кромка располагается под углом в плане к оси вращения заготовки, то возрастают две компоненты: PХ и PY. Тангенциальная сила PZ, кроме того, возрастает еще и потому, что увеличивается площадка контакта задней поверхности резца и трение о заготовку. Применение СОЖ уменьшает все три компоненты сил резания, так как уменьшаются силы трения. 2. Оборудование, и порядок выполнения работы Опыты проводятся на токарно-винторезном станке мод.16К20. Силы резания измеряются динамометром УДМ-600 с комплектом аппаратуры. Схема включения динамометра и измерительной аппаратуры представлена на рисунке 5.  Рисунок 5- Схема измерения сил резания: Динамометр; 2-Преобразователь; 3,4- Регистрирующий и записывающий приборы. Исследование влияния элементов режима резания на силы, возникающие в процессе обработки, заключается в определении влияния подачи, глубины и скорости резания на силы PZ, PX, PY. Эксперименты проводятся в следующей последовательности: Определяется зависимость сил PZ, PX, PY от глубины резания t. Эксперименты проводятся при переменных значениях глубины резания t1, t2, t3, t4 и постоянных значениях скорости резания и подачи. Определяется зависимость сил PZ, PX, PY от подачи S. По аналогии с первой серией опытов измерение составляющих сил резания проводится при постоянных значениях скорости резания, глубины резания и переменной подаче S1 S2, S3, S4. Определяется зависимость сил PZ, PX, PY от скорости резания . По аналогии с предыдущими сериями опытов составляющие силы резания измеряются при переменных значениях скорости резания  , ,  ,  при постоянных значениях подачи и глубины. Результаты полученных экспериментальных данных заносятся в протокол.Определяется зависимость сил |