Срезаемый слой давит на резец с силой резания Р (рис. 16), являющейся геометрической суммой нормальных сил и сил трения, действующих на его передней и задней поверхностях. Сила резания Р направлена перпендикулярно передней поверхности резца. Положение передней поверхности в пространстве зависит от сочетания переднего угла и угла наклона режущей кромки . Число сочетаний этих углов безгранично, поэтому направление и величина силы резания Р неопределённы. Для изучения и измерения силу резания раскладывают на три координатные оси Z, Y, X, получая составляющие силы резания Рz. Ру и Рx. Ось Z направлена вертикально осям Y и Х и расположена в горизонтальной плоскости. Вертикальную составляющую силу Рz называют окружной силой или главной составляющей силы резания. Она расположена в плоскости резания (ее вектор совпадает с вектором скорости резания). Окружная сила Рz стремится согнуть, сломать резец (рис. 16). Поэтому расчет резца
Рис. 16. Силы. действующие на резец при точении
|
|
на прочность ведут по силе Рz. Реактивная сила Р'z, действующая со стороны резца на заготовку, препятствуя ее вращению, создает момент сопротивления резанию (в Н*м), называемый моментом резания:
где Рz — окружная сила, Н; D — диаметр, м.
Горизонтальная составляющая — осевая сила, или сила подачи, направлена в сторону, противоположную направлению подачи, и препятствует движению подачи. По этой силе рассчитываются механизмы подачи станка.
Вторая горизонтальная составляющая, или радиальная сила Ру, направлена вдоль оси резца, отжимает резец от заготовки и воспринимается болтами резцедержателя. Реактивная сила Р'y отжимает заготовку (рис. 16). По силе Ру рассчитывают жесткость крепления заготовки.
Силы Рz, Рх и Ру взаимно перпендикулярны. Суммарная сила резания равна диагонали прямоугольного параллелепипеда, построенного на этих силах как на сторонах (рис. 16). Наибольшую величину имеет сила Рz. При нормально заточенном резце примерное соотношение сил Рz : Ру: Рх = 1:0,4:0,25.
Определение силы резания. На силу резания влияют режим резания, геометрические параметры резца, механические свойства обрабатываемого и инструментального материала, степень затупления резца и характер применяемой СОЖ. Силу резания Рz (в Н) можно определить по формуле
Pz=Pz(табл)К1К2*10
где Рz(табл.) — табличное значение Рz, кг (10—множитель для перевода в ньютоны); K1 — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; К2 — коэффициент, зависящий от скорости резания.
Мощность, затрачиваемая на резание. Мощность представляет собой работу силы в единицу времени. Мощность резания (в кВт) определяется суммой:
|
|
Nрез=NPz+NPy+NPx.
Учитывая, что при продольном точении сила Ру=0, а мощность, затрачиваемая на выполнение подачи, незначительна (NPx=1—2% NPz), при расчетах вторым и третьим слагаемыми пренебрегаем, тогда мощность резания
Nрез=NPz.
Величину мощности определяем по формуле
где Nтабл — табличное значение мощности резания, кВт; КN — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; t — глубина обработки, мм; v — скорость резания, мм/мин.
Мощность электродвигателя (кВт)
где — к. п. д. станка.
Для осуществления резания на заданном станке необходимо, чтобы мощность электродвигателя данного станка была больше или равна расчетной мощности.