Силы при обработке материалов резанием

Август 11, 2022

Главная
Разное
Силы при обработке материалов резанием

Содержание

2. Система сил, действующих в процессе резания При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление
3. В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают реактивные силы, действующие на режущий инструмент
4. Точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки инструмента. Абсолютная величина, точка приложения
5. Вертикальная составляющая силы резания Сила РZ –вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в
6. Радиальная составляющая силы резания Сила РУ –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в
7. Осевая составляющая силы резания Сила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно
8. Определение силы резания
9. При ϕ= 45 , ϒ= 15 , λ= 0 между составляющими силы резания имеется соотношение: Pz
10. Эффективная мощность Эффективной мощностью Nе называют мощность, расходуемую на процесс деформирования и срезания с заготовки слоя
11. Величина мощности
12. Для осуществления процесса резания необходимо чтобы Nэ Если данное условие не выполняется, то необходимо: Уменьшить частоту
13. Факторы, влияющие на величину Рz, Ру и Рх В процессе резания на величину Рz, Ру и
14. Физико-механические свойства Физико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на величину силы резания. Чем больше предел прочности
15. Влияние глубины резания и подачи Увеличение глубины резания и подачи также приводит к увеличению составляющих силы
16. Влияние переднего угла, главного угла в плане Чем меньше передний угол ϒ или чем больше угол
17. Влияние радиуса скругления, СОЖ, скорости При увеличении радиуса скругления r режущих кромок при вершине резца силы
18. Влияние скорости резания и инструментального материала
19. Влияние износа, режущей части резца Возрастание износа по задней поверхности незначительно увеличивает Ру и Рх. Сила
20. ЗАДАЧА Определить силы резания Рz, Py, Px при продольном точении заготовки из углеродистой стали 40 с
21. РЕШЕНИЕ При токарной обработке в условиях несвободного резания на резец действует противодействующая сила Р (Рис.2), которую
22. Все эти силы зависят от многих факторов и рассчитываются по эмпирическим формулам: Рz = CРz ∙
24. 1. Из справочника выписываем коэффициенты и показатели степеней для заданных условий обработки: СPz=300; XPz=1; YPz=0,75; nPz=-0,15;
25. Отличие заданных условий обработки от нормативных должно быть учтено при подсчете сил резания путем введения соответствующих
27. зависимость от геометрических элементов резца Данные берем из таблицы 21 П: на главный угол в плане
29. 3. Определяем составляющую силу Pz, имея в виду, что общий поправочный коэффициент КPz= КМpz КφPz КλPz:
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Система сил, действующих в процессе резания
При обработке резанием металл оказывает сопротивление

режущему инструменту.
Это сопротивление преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности инструмента.
Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию, а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.

Слайд 3

В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают реактивные силы, действующие на

режущий инструмент

Слайд 4

Точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки

инструмента. Абсолютная величина, точка приложения и направление в пространстве силы R под влиянием ряда факторов (неоднородность структуры и твердости заготовки, непостоянство срезаемого слоя металла
и др.) являются переменными. Поэтому для
расчетов используют не равнодействующую
силу резания R , а ее составляющие ,
действующие по трем взаимно
перпендикулярным направлениям –
Рх, Ру, Рz.
Для токарной обработки
ось Х – линия центров станка;
ось У – горизонтальная линия,
перпендикулярная линии центров станка;
ось Z – линия, перпендикулярная
плоскости ХОУ

Слайд 5

Вертикальная составляющая силы резания
Сила РZ –вертикальная составляющая силы резания или просто

сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Рz определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ, изгибающий момент, действующий на стержень резца, а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.

Слайд 6

Радиальная составляющая силы резания
Сила РУ –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно

оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силе Ру определяют величину упругого отжатия резца от заготовки, ведут расчет технологической системы на жесткость. Сила Ру стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта, способствует появлению вибраций.

Слайд 7

Осевая составляющая силы резания
Сила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует

вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе РХ рассчитывают механизм подачи станка, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца.
Равнодействующая силы резания определяется как диагональ параллепипеда, построенного на составляющих сил:

Слайд 8

Определение силы резания

Слайд 9

При ϕ= 45 , ϒ= 15 , λ= 0 между составляющими

силы резания имеется соотношение: Pz = 1, Py = (0,25 – 0,5) Pz , Px = (0,1 – 0,25) Pz .
Из этих соотношений следует, что сила Рz является главной составляющей силы резания и мало отличается по величине от равнодействующей силы R, что позволяет многие практические расчеты производить не по силе Р резания, а по тангенциальной ее составляющей Рz.

Слайд 10

Эффективная мощность
Эффективной мощностью Nе называют мощность, расходуемую на процесс деформирования и

срезания с заготовки слоя металла. При точении цилиндрической поверхности на токарно-винторезном станке эффективная мощность:
где n –частота вращения заготовки, об/мин

Слайд 11

Величина мощности

Слайд 12

Для осуществления процесса резания необходимо чтобы
Nэ<= Ncт.
Если данное условие

не выполняется, то необходимо:
Уменьшить частоту вращения, перейдя на ближайшее меньшее её значение по паспорту станка.
2. «Разбить» глубину резания на несколько проходов (2 или более).
3. Выбрать более мощный станок.

Слайд 13

Факторы, влияющие на величину Рz, Ру и Рх
В процессе резания

на величину Рz, Ру и Рх влияют следующие факторы:
обрабатываемый металл,
глубина резания,
подача,
передний угол резца,
главный угол резца в плане,
радиус скругления режущей кромки резца,
смазочно-охлаждающие жидкости,
скорость резания,
износ резца.

Слайд 14

Физико-механические свойства
Физико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на величину силы резания.

Чем больше предел прочности при растяжении и твердость обрабатываемого металла, тем больше Рz, Ру и Рх.

Слайд 15

Влияние глубины резания и подачи
Увеличение глубины резания и подачи также приводит

к увеличению составляющих силы резания, причем глубина резания больше влияет на силу резания, чем подача

Слайд 16

Влияние переднего угла, главного угла в плане
Чем меньше передний угол

ϒ или чем больше угол резания, тем больше сила резания.
При увеличении главного угла в плане ϕ сила Ру резко уменьшается, а сила Рх увеличивается.

Слайд 17

Влияние радиуса скругления, СОЖ, скорости
При увеличении радиуса скругления r режущих кромок при вершине

резца силы Pz и Ру возрастают, а Рх уменьшается.
Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают силу Pz при тонких срезах, при увеличении толщины среза и скорости резания эффект от применения СОЖ уменьшается.
Увеличение скорости резания от 50 до 400-500 м/мин приводит к эффективному уменьшению силы Pz, при скорости V>500 м/мин уменьшение Pz незначительно.

Слайд 18

Влияние скорости резания и инструментального материала

Слайд 19

Влияние износа, режущей части резца
Возрастание износа по задней поверхности незначительно увеличивает

Ру и Рх.
Сила резания зависит от материала режущей части резца. При обработке твердосплавными резцами силы резания несколько меньше, чем резцами из быстрорежущей стали.

Слайд 20

ЗАДАЧА
Определить силы резания Рz, Py, Px при продольном точении заготовки из углеродистой

стали 40 с пределом прочности σв = 650 МПа резцом с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Глубина резания t = 4мм; подача S = 0,6 мм/об; скорость резания V = 110 м/мин. Геометрические параметры резца: форма передней поверхности – радиусная с фаской; φ = 60º; φ1 = 10º; α = 8º; λ = 5º; γ = 10º; r =1мм.

Слайд 21

РЕШЕНИЕ
При токарной обработке в условиях несвободного резания на резец действует противодействующая

сила Р (Рис.2), которую можно разложить на три взаимно перпендикулярные силы:

Слайд 22

Все эти силы зависят от многих факторов и рассчитываются по эмпирическим

формулам:
Рz = CРz ∙ t Xpz ∙ S Ypz ∙ K Pz ∙ Vnpz
Ру = CРy ∙ t Xpy ∙ S Ypy ∙ KPy ∙ Vnpy
Рх = CРx ∙ t Xpx ∙ SYpx ∙ KPx ∙ Vnpx
где CРz, CРy, CРx, - постоянные коэффициенты, характеризующие свойства обрабатываемого материала и другие факторы;
t- глубина резания в мм;
S - подача в мм/об;
V - скорость резания в м/мин.
Xpz, Xpy, Xpx, Ypz, Ypy, Ypx, nPz, nPy, nPx – показатели степеней, характеризующие закон изменения составляющих сил резания в зависимость от глубины резания, подачи и скорости резания.
КPz, КPy, КPx – поправочные коэффициенты, учитывающие конкретные условия резания.
При вычислении сил поправочные коэффициенты и показатели степеней следует назначать по справочнику (Таблица 18 П)

Слайд 23

Слайд 24

1. Из справочника выписываем коэффициенты и показатели степеней для заданных условий

обработки:
СPz=300; XPz=1; YPz=0,75; nPz=-0,15;
CPy=243; XPy= 0,9; YPy=0,6; nPy=-0,3;
CPx=339; XPx=1; YPx=0,5; nPx=-0,4;

Слайд 25

Отличие заданных условий обработки от нормативных должно быть учтено при подсчете

сил резания путем введения соответствующих поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты на характеристики механических свойств обрабатываемого материала и на зависимость от геометрических элементов резца находим по справочнику.
Приведенные выше значения коэффициентов CP и показателей степеней Xp, YP,nP действительны лишь для точения стали с σВ = 750 МПа резцом из твердого сплава с углом φ=45˚, γ =10˚, λ =0, так как только для этих условий обработки каждый поправочный коэффициент равен единице. Поэтому вводим следующие поправочные коэффициенты для заданных условий обработки (Таблица 9):
на характеристику механических свойств обрабатываемой стали с σВ=650МПа
КМPz(σв/750)np; nP = 0,75; КМPx = (σв/750)np; nP = 1;
КМPz = (650/750)0,75 = 0,870,75 = 0,9; КМPx = (650/750) =0,87.
КМPy = (σВ/750)np ; nP = 1,35;
КМPy = (650|750)1,35 = 0,81,35 =0,83

Слайд 26

Слайд 27

зависимость от геометрических элементов резца
Данные берем из таблицы 21 П:
на главный

угол в плане φ = 60˚.
КφPz = 0,94; КφPy = 0,77; КφPx = 1,11;
на угол наклона главной режущей кромки λ = + 5˚.
КλPz =1; КλPy = 1,25; КλPx = 0,85.

Слайд 28

Слайд 29

3. Определяем составляющую силу Pz, имея в виду, что общий поправочный коэффициент

КPz= КМpz КφPz КλPz:
PZ = 10 CPz∙ tXpz ∙ S0Ypz ∙ VnP∙ КМPz ∙ КφPz∙ КλPz = 10 ∙ 300 ∙ 4 ∙ 0,60,75 ∙ 1100,15 ∙0,9∙0,94∙1=3417 Н .
4. Определяем составляющую силу PY:
PY = 10∙ 243∙40,9∙0,60,6 ∙110-0,3∙0,83∙0,77 ∙ 1,25 =1220 Н.
5. Определяем составляющую силу PX:
PX = 10∙ 339∙ 4∙ 0,60,5 ∙110-0,4∙0,87∙1,11∙0,85 = 1308 Н.

Силы при обработке материалов резанием

Содержание

Система сил, действующих в процессе резанияПри обработке резанием металл оказывает сопротивление

В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают реактивные силы, действующие на

Точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки

Вертикальная составляющая силы резанияСила РZ –вертикальная составляющая силы резания или просто

Радиальная составляющая силы резанияСила РУ –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно

Осевая составляющая силы резанияСила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует

Определение силы резания

При ϕ= 45 , ϒ= 15 , λ= 0 между составляющими

Эффективная мощностьЭффективной мощностью Nе называют мощность, расходуемую на процесс деформирования и

Величина мощности

Для осуществления процесса резания необходимо чтобы Nэ<= Ncт. Если данное условие

Факторы, влияющие на величину Рz, Ру и Рх В процессе резания

Физико-механические свойстваФизико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на величину силы резания.

Влияние глубины резания и подачиУвеличение глубины резания и подачи также приводит

Влияние переднего угла, главного угла в плане Чем меньше передний угол

Влияние радиуса скругления, СОЖ, скоростиПри увеличении радиуса скругления r режущих кромок при вершине