Швидкість різання при різних видах механічної обробки (стр. 3 из 5)

6.Радіус заокруглення різця при вершині r. Шз збільшенням радіуса заокруглення складові сили різання P_ziP_Y зростають, а Р_х зменшується. Це пояснюється тим, що для різних точок заокругленої ділянки різальної кромки кут φ не однаковий, причому для точок розташованих ближче до вершини він менший. Отже з ростом r кут φ зменшується, що веде до збільшення сил Р_ziP_y. Враховується цей вплив коефіцієнтом К_r/.

7. Кут нахилу головної різальної кромки λ практично мало впливає на Р_z, але із збільшенням λ росте Р_у і зменшується Р_х. Врахову4ється цей вплив коефіцієнтом К_λ.

8. Мастильно-охолоджуючі речовини (МОР) впливають не тільки на зменшення температури в зоні різання, але і зменшують тертя, отже впливають на зменшення сил, що діють на інструмент, враховується цей вплив коефіцієнтом К_ор.

4. Сили різання і потужність при свердлінні

Процес свердління складніший порівняно з точінням і відбувається у тяжчих для інструменту умовах: ускладнене відведення стружки і підведення МОР, в різних точках різальної кромки різні швидкості різання, а на осі ця швидкість рівна нулю. Проте на елементарній дільниці процеси відбуваються ті ж, що і про точінні. Свердло зазнає опору з боку оброблюваного матеріалу і силу Rв певній точці А (рис.1) можна розкласти на три складовіP_x,P_y,P_z.. Складова Р_х напрямлена вздовж осі свердла. В цьому ж напрямку діє сила на поперечну кромку Р_п і сила тертя стрічки об оброблену поверхню( вертикальна складова). Сума всіх цих сил, що діють вздовж осі х, називається осьовою силою, або силою опору подачі Р_{о .} Дослідами встановлено, що

Р_п=50-55%Р_о,Р_х=40-45%Р_о,а Р_с

3%Р_о.

Рис.1 Сили різання при свердлінні.

Радіальні сили Р_у, які рівні одна одній за величиною, але протилежні за напрямком, взаємно врівноважуються (при правильному заточуванні свердла).

Крутний момент який долає шпиндель свердлильного верстата, в основному (80-90%) створюється силою P_z. Крутний момент і осьову силу при свердлінні розраховують по емпіричних формулах: M=C_mD^gs_o^yK_m; P_o=C_pD^gs_o^yK_pі при розс-вердлюванні M=C_mD^gt^xs_o^yK_m;P_o=C_pD^gt^xs_o^yK_p. В цих залежностях С_м і С_р – коефіцієнти, що характеризують оброблюваний матеріал і умови різання, g,x,y – показники степенів. Вони різні для осьової сили і крутного моменту. К_мі К_{р -} поправочні коефіцієнти, що характеризують конкретні умови роботи.

Потужність різання N=

, потужність подачі N_под=

5. Сили різання при фрезеруванні

Фрезерування – технологічна операція обробки плоских і фасонних поверхонь багатозубим різальним інструментом – фрезами. Головний рух – швидке обертання інструменту (фрези) навколо своєї осі, а рух подачі – повільне поступове переміщення заготовки, закріпленої на столі верстата. Режим фрезерування характеризується: 1) швидкістю різання v=

, тут D- діаметр фрези в мм, п- число обертів фрези за хв; 2) подачею на зуб s_z, подачею на обертs_o=s_zz, де z - число зубів фрези; хвилинною подачеюs_х =s_on=s_zzn; 3) глибиною різання tмм; 4) шириною фрезерування В мм.

Процес фрезерування в порівнянні з точінням має свої особливості:

1. В роботі одночасно бере участь декілька лез, тому фрезерування більш продуктивний спосіб обробки ніж точіння;

2. Леза фрези працюють з перервами, а корпус її часто має значну масу, що сприяє відведення тепла від лез;

3. Площа зрізу може коливатись в широких границях, тому сили різання мають змінне значення;

4. Наростоутворення тут проявляється в меншій мірі, ніж при роботі різцем, тому що зуб врізається в матеріал з ударами і є менше можливостей для міцного утримування наросту.

В залежності від розміщення зубів на поверхні фрези розрізняють торцеве і циліндричне фрезерування. Всі інші види фрезерування – це комбінація цих двох основних видів. Фрезерування циліндричними фрезами може бути зустрічним і попутнім.

В процесі різання на кожен зуб фрези діє сила опору матеріалу різанню. Фреза повинна подолати сумарні сили різання. При фрезеруванні прямозубою циліндричною фрезою рівнодіючу силу різання, прикладеною в деякій точці А (рис.19а), можна розкласти на колову силу Р, дотичну до траєкторії різальної кромки, і радіальну складову Р_у, напрямлену вздовж радіуса. Залежно від напрямку фрезерування (зустрічне чи попутне) напрям і абсолютне значення сил змінюються. При фрезеруванні циліндричною фрезою з гвинтовим зубом в осьовому напрямку діє осьова сила Р_о, і чим більший кут нахилу зуба ω, тим більше Р_о (рис.2б).

Рис.2. Сили різання при фрезеруванні.

Колова сила Р виконує основну роботу різання. На основі неї визначають потужність різання. Радіальна сила Р_у=(0,6-0,8) Р діє на підшипники шпинделя і згинає оправку, на якій кріпиться фреза.

Сумарну силу R (рис ) можна розкласти на дві складові: горизонтальну Р_г і вертикальну Р_в. Залежно від напрямку фрезерування (зустрічне чи попутне) напрям і числове значення сил змінюються. При фрезеруванні циліндричною фрезою з гвинтовим зубом в осьовому напрямку діє осьова сила Р_о.

Колова сила Р виконує основну роботу різання. На її основі визначають потужність різання N_різ. Радіальна сила Р_у=(0,6-0,8)Р діє в на підшипники шпинделя і згинає оправку, на якій кріпиться фреза. Горизонтальна сила діє на елементи кріплення заготовки і механізм подачі верстата. Р_о =(0,35-0,55)Р діє на підшипники шпинделя і механізм поперечної подачі стола. Р_в – вертикальна сила діє на механізм вертикальної подачі. При попутному фрезеруванні ця сила притискає заготовку до стола, а при зустрічному - вона напрямлена в гору і старається відірвати заготовку від стола.

У прямозубої фрези лезо входить в контакт з заготовкою одночасно всією активною довжиною, що викликає різкі коливання сил різання. Для забезпечення більш плавної роботи фрези її виготовляють з гвинтовим зубом (кут підйому ω). При певних умовах можна забезпечити повну плавність роботи фрези, коли фреза незалежно від кута повертання знімає стружку постійного поперечного перетину (рівномірне фрезерування).Умова рівномірного фрезерування C=

, де В – ширина фрезерування, t_ос – осьовий крок фрези

; тоді С=

. Для забезпечення рівномірного фрезерування необхідно, щоб С було цілим числом, тобто, щоб площа поперечного перетину стружки, що знімається фрезою була постійною і не залежала від кута повороту фрези. Практично такі умови роботи забезпечити трудно. Середнє значення колового зусилля визначається по емпіричній залежності

Р_z=

Тут С_Р – залежить від оброблюваного матеріалу і умов обробки, Z – число зубів фрези, D- діаметр фрези, v- швидкість різання, t- товщина шару металу, що зрізується, s_z- подача на зуб фрези і К- поправочний коефіцієнт, що враховує конкретні умови роботи ( як при точінні). Вплив діаметра фрези пояснюється тим, що з його збільшенням, при тому ж значенні Z, зменшується число зубів, що одночасно приймають участь в роботі, зменшується площа зрізу і, відповідно, сила різання. З збільшенням tiZ при віх інших рівних умовах збільшується число зубів, що одночасно беруть участь у різанні, росте сумарна площа зрізу і збільшується сила різання.

Крутний момент на шпинделі М

, потужність різання N=

.

6. Сили різання при шліфуванні

Процес шліфування має свої особливості, які впливають на величину сил:

1. Шліфування здійснюється при великих швидкостях різання (20-40 м/сек), а при швидкісному фрезеруванні 50-50 м/сек і знімаються стружки малих перетинів.

2. Шліфувальний круг є багатолезовим інструментом. Він складається з різних елементів – абразивних зерен, з’єднаних зв’язкою в одне ціле. В роботі одночасно бере участь велика кількість зерен. Зерна – багатогранник неправильної форми з заокругленими вершинами. Тому зерна працюють з великими кутами різання >90⁰, а інколи 130-140^о.

3.У зв’язку з великою швидкістю різання і великими кутами різання процес шліфування супроводжується високими температурами (1000-1500 ^оС).

4. Абразивний інструмент немає суцільного леза. На твірній круга знаходиться ряд зерен на деякій віддалі одне від другого і кожне зерно знімає з поверхні свою стружку. Тому процес шліфування є по суті процес царапання.