4.6. Расчёт сил резания при точении

При расчетах сил
резания наибольшее применение имеют
следующие формулы:

;

;
(4.41)

,

где
– коэффициенты, характеризующие материал
и условия его обработки;
–
общие поправочные коэффициенты,
учитывающие конкретные условия обработки.

В табл. 4.3 даны
средние значения коэффициентов и
показатели степеней для подсчета сил

,


и

(приs <t)
при наружном продольном точении.

Значения коэффициентов

,
иданы для указанных в таблице значений
σ_в, при резании твердосплавными
резцами с γ = 10°,
φ = 45°,r = 2
мм, λ = 0°, φ₁= 10°, при
работе без охлаждения и при износе
резцов по задней поверхностиh₃
= 1,0…1,4 мм.

При условиях
работы, отличных от указанных, на силы

,


и
следует вводить (в виде сомножителей)
поправочные коэффициенты, приводимые
в справочниках по режимам резания;
произведения этих коэффициентов будут
представлять собой соответственно
общие поправочные коэффициенты,
ив приведенных выше формулах.

Таблица
4.3 – Значения коэффициентов и показателей
степеней в формулахдля подсчета
силP_z,P_yи
Р_xпри наружном
продольном точении
твердосплавным
резцом

Пример расчёта.
Расчёт сил резания проводится при
следующем режиме обработки: подачаS= 0,2 мм/об; глубина резанияt= 1 мм; скорость резанияV= 120 м/мин, используются данные таблицы
4.3.

По формулам (4.41)
находятся составляющие силы резания

Н;

Н;

Н,

следовательно, в
данном случае значение силы
при точении примерно в два раза превышает
значения

и
.

Наиболее часто
силы резания определяют на основе
непосредственного измерения с помощью
специальных приборов – динамометров.Динамометры состоят из следующих
основных частей:

• первичного
  измерительного преобразователя,
  воспринимающего нагрузку;

• регистрирующего
  устройства;

• вспомогательных
  звеньев, связывающих их друг с другом.

Динамометры
подразделяются на гидравлические,
механические, электрические. В настоящее
время наибольшее применение находят
механические и электрические динамометры.

Принцип работы
механических динамометров(рис.
4.6) основан на том, что под действием сил
резания на резец9резцедержатель8вследствие деформации упругих
стенок1корпуса6перемещается.
Эти перемещения через сухари
2 иножки 4,
7 фиксируются
индикаторами 3
и 5
соответственно.

Рис. 4.6. Схема
механического динамометра

Электрические
динамометры являются наиболее
чувствительными приборами, так как они
мало инерционны и позволяют с помощью
осциллографа производить запись
быстропротекающих процессов за тысячные
доли секунды. Такие динамометры
преобразуют механическое воздействие
сил резания в легко измеряемые
электрические величины.

Электрические
преобразователи подразделяются на
емкостные, или конденсаторные; индуктивные;
тензометрические.

В емкостных
преобразователях(рис. 4.7) под действием
силы резания перемещается упругая
пластина конденсатора, изменяя воздушный
зазор ∆hи емкость
конденсатора. Изменение емкости с
помощью высокочастотного устройства
приводит к колебанию силы тока,
регистрируемой с помощью гальванометра
или осциллографа.

Индуктивные
преобразователи(рис. 4.8) основаны на
изменении индуктивности токонесущего
контура и силы тока в обмотке в зависимости
от воздушного зазора ∆hмежду ферромагнитными телами. Изменение
силы резания соответственно влияет на
регистрируемый ток.

Рис. 4.7. Емкостный преобразователь

Рис. 4.8. Индуктивный преобразователь

Проволочные,
илитензометрические,первичные
преобразователи представляют собой
несколько витков очень тонкой проволоки,
изготовляемой из специального сплава,
которая изменяет электрическое
сопротивлениепри деформации
преобразователя. Витки или решетку
из такой проволоки помещают между двумя
склеенными бумажными полосками и
наклеивают на элемент6(державку)
(рис. 4.9).

Рис. 4.9. Схема
измерения сил резания
с использованием
тензометрических преобразователей

Под
влиянием сил резания державка резца 6
и
приклеенная к нему проволока 5
упруго
деформируются. Это вызывает изменение
силы тока в электрической цепи, которая
увеличивается усилителем 2
и измеряется регистрирующим прибором
1.
Чтобы не было искажений в показаниях
приборов при измерении сил
резания из-за непостоянства напряжения
в сети, в электрическую цепь включается
стабилизатор напряжения 3,
устанавливаемый между регистрирующим
прибором 1
и источником питания 4.

В зависимости от
того, сколько составляющих сил резания
можно измерить динамометром, они
называются одно-, двух- или трехкомпонентными.

Наиболее широкое
распространение среди электрических
динамометров получил универсальный
динамометр СУРП (старое название УДМ;
выпускаются модификации СУРП-100, СУРП-600
и СУРП-1200). Он позволяет измерять
составляющие силы резания при точении,
фрезеровании, шлифовании, осевую силу
и крутящий момент при сверлении,
зенкеровании, развертывании, нарезании
резьбы метчиком и рассчитан на максимальное
значение
,
равное 1, 6 или 12 кН.

Динамометры не
позволяют определить непосредственно
величину силы резания; их показания
соответствуют деформациям, пропорциональным
действующей силе. Поэтому перед работой
необходимо провести тарирование
динамометра, которое заключается в том,
что динамометр нагружают в направлении
сил резания сначала возрастающими, а
затем убывающими силами, которые
известны. Показания динамометра,
соответствующие определенным силам,
регистрируются. На основании этих данных
по средней линии нагрузки и разгрузки
строят тарировочный график (рис. 4.10),
которым в дальнейшем пользуются при
расшифровке показаний динамометра.

Рис. 4.10. Тарировочный
график силы резания Р:1
– нагрузка; 2
– разгрузка

Силы резания при точении

Как указывалось
выше, силу, действующую на инструмент,
удобнее разложить на три направления
(рис. 30.).

P_z
— окружная сила (главная составляющая),

Рис. 29. Размеры
срезаемого слоя при продольном точении.

Рис. 30. Силы резания
при точении и ее составляющие.

P_y
— радиальная сила,

P_x
— осевая сила (сила подачи).

Реакция
окружной силы P_z
создает крутящий момент резания

,
кгсм.

По
окружной силе P_z,
рассчитывают эффективную мощность
станка N_е.
(мощность на шпинделе станка)

,
квт.

Силы
P_z
и P_x
изгибают резец. Реакция силы P_y
изгибает деталь. Силы P_z,
P_y
и P_x
в общем случае неодинаковы. Главный
угол в плане 
изменяет соотношение
.
При=
45° и
= 0°, P_z: P_y: P_x
= 1 : 0,5 : 0,3

Влияние различных факторов на силы резания

а)
режимов
резания

При увеличении
глубины резания растет площадь сечения
срезаемого слоя, что вызывает возрастание
всех составляющих силы резания. Причем
глубина резания влияет сильнее, нежели
подача. Связь между P_z,
Р_у, P_xиt,sзаписывается в общем виде следующим
образом:

,
где x_p
> y_p

Изменение
скорости резания на составляющие силы
резания влияет так,
как оно влияет
на коэффициент усадки стружки. При
резании материалов, не склонных к
наростообразованию, силы резания
монотонно убывают с увеличением скорости;
резания (рис. 31.).

б)
геометрические
параметры

Рис. 31. Схема влияния
скорости резания на высоту нароста Н,
коэффициент усадки стружки К и силу Р.

Значительное влияние на силы резания оказывают передний угол , главный угол в плане, радиус переходного лезвияrи угол.

Уменьшение
переднего угла
увеличивает коэффициент усадки стружки
и работу стружкообразования. Это приводит
к увеличению всех составляющих силы
резания, причем в большей степени осевой
силы Р_х
(рис. 32.).

Задний
угол, если
он больше 8-10°, не оказывает практического
влияния на P_z
, P_у
и P_x.

Угол
наклона главного лезвия

изменяет положение передней поверхности,
увеличивает рабочую длину главного
лезвия. На силу P_z
угол 
влияет сравнительно мало. Только при 
> 30° наблюдает некоторое увеличение
силы P_z.
Но так как практически 
= 10°,
то его влияние на силу P_z
можно пренебречь. При переходе от
отрицательных углов 
к положительным Р_у
возрастает, а P_x
уменьшается.

При
увеличении главного угла в плане

при постоянной глубине и подаче
уменьшается отношение
,
что приводит к уменьшению силыP_z,
что особенно проявляется при работе
резцом без переходной режущей кромки.

Силы
Р_у
и P_x
являются проекциями горизонтальной
составляющей P_ху
по оси X и Y (рис. 32.). Поэтому увеличение
угла 
приводит к увеличению силы P_х
и уменьшению силы P_y
(риc.
33.).

Увеличение
радиуса переходного лезвия r вызывает
уменьшение
переходных
углов в плане в различных точках лезвия,
вследствие этого силы P_z
и P_y
увеличиваются, причем сила Р_z
в меньшей степени, а сила Р_x
— уменьшается (рис 34.).

Обрабатываемый материал

Увеличение
прочности, твердости обрабатываемого
материала приводит к увеличению сил
резания, так как при этом возрастают
напряжения на основной плоскости сдвига.

Рис.
32. Влияние переднего угла на силы Р_z,
Р_y,
Р_x
при точении (сталь 40, 
= 60,
t
= 4 мм, s
= 0,285 мм/об, V
= 40 м/мин)

Рис. 32. Горизонтальные
составляющие силы резания при точении
и их равнодействующая.

Рис.
33. Влияние главного угла в плане на силы
Р_у,
Р_х
при точении (сталь
45, t
= 3 мм, s
= 0,6 мм/об.)

Рис.
34. Влияние радиуса закругления переходного
режущего лезвия на составляющие силы
резания.

Износ контактных поверхностей

По мере изнашивания
резца изменяется форма передней
поверхности и острота главного лезвия.

При
изнашивании резца только по задней
поверхности силы
P_z,
Р_у
и Р_х
с увеличением износа растут, причем
более интенсивно растут силы Р_у
и P_x.

При
одновременном изнашивании передней и
задней поверхностей в начальный момент
силы P_z,
Р_у
и Р_х
остаются постоянными, так как износ
главного лезвия компенсируется
увеличением переднего угла за счет
лунки на передней поверхности. При
дальнейшем изнашивании силы P_z,
Р_у
и Р_х
увеличиваются.

Формула
для расчета силы резания

В
общем виде сила резания, например сила
Р_z
рассчитывается по формуле

где
К_р
— обобщенный поправочный коэффициент

Эта зависимость
получается эмпирическим путем.

Постоянная
C_Pz
учитывает влияние на силу постоянных
условий резания для которых поправочные
коэффициенты равны 1. Данные для расчета
силы резания и коэффициента приводятся
в справочниках.

Силы резания

Мобильное меню

• Ресурсы
• /
• Инженерные калькуляторы
• /
• Токарные калькуляторы
• /
• Силы резания

Силы резания, крутящий момент и мощность для токарной обработки

Эти расчеты основаны на теоретических значениях и предназначены только для целей планирования. Фактические результаты будут отличаться. Kennametal не несет никакой ответственности.

Пропустите этот шаг, если вы уже знаете число твердости по Бринеллю (HB).

Метрика

Дюйм

Блок
дюймовая метрическая

Пропустите этот шаг, если вы уже знаете число твердости по Бринеллю (HB)

Пропустите этот шаг, если вы уже знаете число твердости по Бринеллю (HB)

.

Твердость HRB ИЛИ HRC по Бринеллю Твердость (HB)

Rockwell HRC
Rockwell HRB

Твердость HRB ИЛИ HRC по Бринеллю (HB)

Характеристики материалов заготовки

Характеристики материалов заготовки

D Диаметр

Характеристики материалов заготовки

в
мм

HB Твердость по Бринеллю

Твердость по Бринеллю

ХБ

p Постоянная мощности

Деталь			«p» Значения (л. с./дюйм. 3 /мин) для условий обработки:			«p» Значения (кВт/см 3 /мин) для условий обработки:
Тип материала	Обозначение	Расчет твердости	Отделка	Черновая обработка	Общий	Отделка	Черновая обработка	Общий
Углеродистая сталь	AISI 1018	141	0,70	0,66	0,62	0,03322	0,03094	0,02867
Углеродистая сталь	AISI 1045	195	0,74	0,70	0,72	0,03458	0,03140	0,03276
Легированная сталь	АИСИ 4140	194	0,79	0,74	0,73	0,03777	0,03322	0,03367
Легированная сталь	AISI 4340	214	0,76	0,72	0,73	0,03822	0,03322	0,03367
Легированная сталь	АИСИ 4140	258	0,85	0,77	0,79	0,04004	0,03504	0,03595
Легированная сталь	АИСИ 4142	277	0,84	0,77	0,75	0,04050	0,03504	0,03595
Легированная сталь	AISI 4340	485	1,31	1,00	1,05	0,05961	0,04687	0,04869
Инструментальная сталь	AISI h21	205	0,78	0,73	0,76	0,03822	0,03367	0,03504
Нержавеющая сталь	АИСИ 316Л	147	0,81	0,73	0,73	0,03822	0,03185	0,03322
Нержавеющая сталь	AISI 410	243	0,81	0,71	0,74	0,03868	0,03367	0,03413
Нержавеющая сталь	AISI 17-4 РН	294	0,99	0,70	0,72	0,04551	0,03367	0,03458
Серый чугун	САЕ Г3000	195	0,53	0,48	0,47	0,02730	0,02184	0,02184
Ковкий чугун	АСТМ 65-45-12	165	0,58	0,55	0,51	0,03003	0,02366	0,02366
Титановый сплав	АМС Ti-6Al-4V	287	0,64	0,62	0,62	0,03094	0,02776	0,02867
Никелевый сплав	Инконель 718	277	1,20	1,01	1,02	1. 05961	0,04596	0,04733
Алюминиевые сплавы	АМС 2024	139	0,31	0,29	0,30	0,01547	0,01320	0,01365

Твердость по Бринеллю

л.с./л.с. ³ /мин.
кВт/см ³ /мин

Условия обработки

Условия обработки

a _p Глубина резания

Условия обработки

в
мм

L Длина реза

Длина реза

в
мм

f _n Скорость подачи

Скорость подачи

ипр.
мм/об

В _c Скорость резания

Скорость резания

ул.м.
м/мин

E КПД станка

Прямая ременная передача	. 9
Задний редуктор	.75
Редукторная головка	.7-.8
Масло — гидравлический привод	.6-.9

КПД станка

Расчетные условия обработки

Расчетные условия обработки

n Скорость шпинделя

об/мин
1/мин

Q Скорость съема металла

лн.3/мин.
см ³ /мин

t Время резки

мин

Расчет сил резания

Расчет силы резания

F _т Тангенциальная сила

фунта
№

F _f Сила подачи

фунта
№

F _r Радиальная сила

фунта
Н

R Результирующая сила

фунта
№

Расчет лошадиных сил

Расчет лошадиных сил

P _s Мощность режущего инструмента в л. с.

л.с.
кВт

P _м Мощность двигателя

л.с.
кВт

F _F Момент затяжки

фута фунта
Н-м

Support

Shop

Shop Kennametal Merchandise

Find Us on Ariba

Return Policy

Careers

✉ Stay In Touch

⤓ NOVO App

Find Replacements for Obsolete Tools

Language

© 2022

Условия использования

| Условия продажи

| Политика конфиденциальности данных

Kennametal Inc. 525 William Penn Place Suite 3300, Питтсбург, Пенсильвания 15219

• Найти решение

• Избранное

• Найти дистрибьютора

• Чат

• Поддерживать

• Каталоги

Пожалуйста, настройте следующие свойства из

Каталожный номер ISO

Каталожный номер ANSI

найти похожие товары.

Совместимость решения

Вы собираетесь создать дубликат.
Вы хотите продолжить?

Вы собираетесь удалить
Вы хотите продолжить?

Во что бы вы хотели переименовать свой?

Имя

Пожалуйста, введите действительное имя

Пожалуйста, введите имя дубликата

Введите имя дубликата

Пожалуйста, введите действительное имя

Вы собираетесь добавить на свою страницу «Мои решения». Вы хотите продолжить?

Создать имя

Пожалуйста, введите действительное имя

Отправить копию

Кому:

Пожалуйста, введите действительный адрес электронной почты

Имя решения:

Пожалуйста, введите действительное имя

Доступны следующие файлы САПР

Выберите файл для загрузки

Вы должны войти в систему, чтобы увидеть информацию на панели инструментов

Сессия истекла из-за бездействия, войдите снова

Товар(ы) (), которые вы пытались добавить в корзину, недоступен/нет в наличии, пожалуйста

обратитесь в службу поддержки клиентов.

товар(ы) успешно добавлен(ы) в корзину

Посмотреть корзину

Корзина

Итого: {{subTotal.formattedValue}}

Товар

Количество

Цена

Итого

{{#каждая запись}}

{{product.name}}

Продукт №{{product.code}}

{{basePrice.formattedValue}} /{{#ifpkg packageQty}}pkg {{else}}each {{/ifpkg}}

Номер по каталогу{{product.catalogISO}}

Количество: {{количество}}

{{количество}}

{{basePrice.formattedValue}} /{{#ifpkg packageQty}}pkg {{else}} каждый {{/ifpkg}}

{{totalPrice.formattedValue}}

{{еще}}

Ваша корзина пуста, Продолжить покупки

{{/каждый}}

Силы резания и формы стружки, результирующие силы резания, сила резания и осевая сила, действующие силы на стружку

• ESPANOL

• Дом
• Машиностроение
• Робот
• Аэрокосмическая промышленность
• Строительная инженерия
• Видео
• Наука и технологии
• Контакт

Топ-реклама

Силы резания и образование стружки

Сила, создаваемая режущим инструментом при обработке заготовки.
Процесс резания предполагал, что стружка удаляется с заготовки под действием сдвига.
по плоскости. Поскольку деформированная стружка сжимается по отношению к поверхности инструмента
возникает сила трения. Работа по изготовлению стружки должна преодолевать как сдвиг, так и
сила и сила трения. Сила резания «Fc», действующая в направлении резания
Сила тяги «Ft», необходимая для удержания инструмента в заготовке, направление которой перпендикулярно
поверхность заготовки. При больших положительных передних углах осевая сила отрицательна, и инструмент
втягивается в заготовку. Силы, действующие на режущий инструмент для данного материала, зависят от
ряд соображений; Сила резания увеличивается с размером стружки. Сила тяги уменьшается
если радиус вершины режущего инструмента увеличен или угол боковой режущей кромки увеличен.
Сила резания уменьшается на 1% при увеличении заднего переднего угла на один градус. Усилия инструмента не изменяются
значительно за счет изменения скорости резания. Чем больше подача инструмента, тем больше усилия.
Чем больше глубина резания, тем больше силы. Использование охлаждающей жидкости снижает нагрузку на инструмент
немного, но значительно увеличивает срок службы инструмента. Когда удаление материала начинается над заготовкой,
между режущим инструментом и заготовкой будет существовать некоторая зона деформации. Эти шаги
будут следовать одна за другой, например, зона первичной деформации – сдвиг в рабочем материале,
зона вторичной деформации – трение между стружкой и передней поверхностью, зона третичной деформации –
трение между обработанной поверхностью и боковой поверхностью.

а-) Силы действуют на режущий инструмент при двухмерном резании. Обратите внимание, что результирующие силы,
R должен быть коллинеарным, чтобы уравновесить силы.
б-) Сила представляет собой круг для определения различных сил, действующих в зоне резания.

Fc = резка, измеренная динамометром
Ft = сила тяги, измеренная динамометром
.