Запорожец Издания
доточенных сил находятся на небольшом расстоянии от режущей кромки, зависящем от вязкости обрабатываемого материала, толщины среза, коэффициента усадки стружки и других факторов. С ростом толщины среза и коэффициента усадки стружки точки приложения сил удаляются от режущей кромки. Для выполнения технологических расчетов использование рассмотренных исходных сил неудобно и для этих целей используют суммы их проекций на оси Z-Z, F-F и X-X. Суммы проекций исходных сил называют силами резания: - вертикальной или тангенциальной силой (сумма проекций на ось Z-Z), Р - радиальной силой (сумма проекций на ось Y-Y) и Р - осевой силой или силой подачи (сумма проекций на ось X-X). Для упрощения расчетов обычно допускают, что точка приложения сил резания лежит на режущей кромке. Вертикальная сила резания может быть выражена (при К = 0°): Pz = Pn cos 7 + Pr sin 7 + Pt cos a - P sin a. Так как угол a мал и при наличии износа резца на некоторой длине задней поверхности равен О, то выражение для Р можно упростить: Pz = Pacos V + Рт sin у + Рт, Рг = Рл cos Y + Рл Ц sin V + Рл Сила Рд?, у острых резцов незначительна, а у изношенных достигает 10-20% от силы Рд,; с учетом указанного можно написать: Р = Pn (cos V + i sin V + Kyi), где = 0,1-т-0,2. Коэффициенты трения на передней и задних поверхностях резца приняты одинаковыми. По исследованиям В. А. Кривоухова [13] можно, с некоторыми допущениями, принять нормальную силу Pj, = 0„sr где 00 - предел текучести при пластическом сжатии обрабатываемого материала в кГ/мм; g - коэффициент усадки стружки; - показатель политропы сжатия обрабатываемого материала. Указанная формула получена путем сопоставления процесса образования стружки с пластическим сжатием. При пластическом сжатии, как известно, зависимость между сжимающей силой Р и высотой сжимаемого образца имеет вид: РЛ7 = cnst. Указанная зависимость получила название политропы пластического сжатия, а показатель степени - показателем политропы. Применяя формулу политропы в виде PJг" = РоК" Р„ и ho - сила и высота образца вначале пластического деформирования, получим: здесь - площадь образца в начале пластического деформирования. Применяя указанную формулу к процессу образования стружки, считаем, что = Рдг, F,, = /s, а = и получаем "с тогда вышеуказанную формулу В. А. Кривоухова. Следует отметить, что имеются и другие предложения по определению нормальной силы. Таким образом, для определения сил резания необходимо знать характеристики пластического деформирования обрабатываемого металла, параметры сечения среза, коэффициент усадки стружки, коэффициент трения и углы резца. Следует добавить, что коэффициент усадки стружки, существенно влияющий на силы резания, в свою очередь зависит от ряда факторов. Рассмотренный метод расчета сил резания несколько неточен в силу ряда причин, в частности, образцы из обрабатываемого металла при определении его характеристик о,, и и отходящая стружка находятся в различных условиях. Более точно силы резания определяются непосредственно при резании с помощью специальных приборов. В то же время полученные формулы дают возможность произвести детальный анализ условий, влияющих на силы резания. Снижение сил резания при обработке заданного материала и выбранных параметрах среза (глубине резания и подаче) возможно путем уменьшения коэффициентов усадки стружки и трения. Кроме того, при одной и той же величине исходных сил возможно изменять силы резания за счет изменения проекций исходных сил на заданные оси посредством изменения углов резца. Возможно определить и равнодействующую сил резания R (рис. 31, б). Равнодействующая, как известно, равна геометриче- ской сумме составляющих и выразится: R = у Р\ .+ Р], + Р. По своей величине равнодействующая лишь немного превышает силу Р; обычно R = (1,1 - 1,2) Р. Радиальная и осевая силы резания, как правило, значительно меньше Р. При точении проходными резцами с углом в плане ф = 45° и передним углом Y - 15° радиальная и осевая силы резания составляют: Рис. 32. Схема измерения силы резания Для непосредственного определения сил резания применяются различные приборы. Схема измерения силы следующая (рис. 32): сила резания, возникающая при точении резцом 1 детали 2, производит перемещение и деформацию резца или резцедержателя. Перемещение или деформация резца производят воздействие на датчик, сообщающий в свою очередь указанное воздействие фиксирующему аппарату 4, который позволяет определить измеряемую величину путем ее записи или отсчета. В случае необходимости между датчиком и фиксирующим аппаратом вводятся соответствующие масштабные устройства 5, увеличивающие масштаб показаний. Датчики преобразуют механическое перемещение в давление, напряжение или электрические параметры. Применяют датчики главным образом гидравлические, механические и электрические [30]. Гидравлический датчик состоит из гидроцилиндра, заполненного маслом, и поршня. Сила резания действует на поршень, который в свою очередь создает давление жидкости в цилиндре. Цилиндр соединен с манометром. Жидкость, будучи практически несжимаемой, от давления поршня поступает в манометр (фиксирующийаппарат). Манометр снабжается градуированной шкалой или записывающим устройством. Механические датчики основаны на упругих деформациях их деталей под действием сил резания. Деформируемые детали (изогнутый стержень или скрученная ось датчика) при своем перемещении воздействуют на фиксирующий аппарат - индикатор или рычажный записывающий механизм. Электрические датчики преобразуют механические воздействия сил резания в легко измеряемые электрические величины. Существует ряд разновидностей этих датчиков. Пьезоэлектрические датчики основаны на том, что кристаллы под действием внешних сил образуют пьезоэлектричество. В датчике имеются две пластины из кварца, турмалина или сегнетовой соли, которые сжимаются силой резания. Изменение силы резания соответственно изменяет и регистрируемые электрические заряды. Индуктивные датчики основаны на изменении сопротивления катушки, а следовательно, и силы тока в ее обмотке, при перемещении в поле катушки железного сердечника или при изменении воздушного зазора между сердечником и якорем. Деформация резца или его державки под действием сил резания передается сердечнику, получающему перемещение, пропорциональное деформациям резца, и, следовательно, силаь;! резания. Проволочные датчики представляют собой несколько витков проволоки из специальных сплавов (хромель, нихром и др.), 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129
|