124772 (717454), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

3. Сили різання при точінні

Сили різання найбільш зручно розглядати на прикладі точіння, або стругання, оскільки вони найбільше вивчені. Основні закономірності цих процесів розповсюджуються на всі види обробки. Рівнодіюча всіх сил R, прикладених до різця з боку оброблюваного матеріалу, називається силою опору матеріалів різанню, або силою різання (рис.17).

На практиці розглядають складові цієї сили, які діють по трьох координатних осях x,y,z R= . Р_z – тангенціальна складова сили різання, що діє по дотичній до поверхні різання і збігається з напрямом вектора швидкості різання. Р_у- радіальна складова сили різання, що діє перпендикулярно до осі заготовки. Р_х – осьова складова сили різання, що діє паралельно осі обертання заготовки в напрямку протилежному руху подачі. На співвідношення між цими силами і їх значення впливає багато факторів. Так при φ=45⁰, λ=0 і γ=15⁰ Р_у/Р_z =0,4 –0,5; Р_х/Р_z=0,3-0,4. Сумарна сила

R= =1,14-1,18P_z.

Тангенціальна складова P_z є найбільшою. За цією силою розраховують потужність різання, міцність елементів різця і деталей приводу головного руху верстата, а також крутний момент на шпинделі.

За силою Р_х розраховують потужність механізму подачі і міцність його деталей.

Сила Р_у відштовхує різець від заготовки і сприяє вібраціям у горизонтальній площині. На її основі розраховують жорсткість кріплення заготовки. Вона сильно впливає на точність і геометричну форму обробленої поверхні.

Потужність різання

N_p= кВт.

Потужність подачі

N_n= кВт.

Потужність головного приводу верстата N= , тут η_верст –коефіцієнт корисної дії механізму приводу верстата, він рівний переважно 0,80-0,85.

Дослідами встановлено, що на сили різання при точінні впливають оброблюваний матеріал, глибина різання (товщина шару металу, що знімається за один прохід) t, подача s, передній кут різця γ, кут в плані φ, радіус при вершині різця, швидкість різання, кут нахилу головної різальної кромки λ, швидкість різання, мастильно-охолоджуючі речовини. Сили різання визначають за емпіричними формулами, одержаними в процесі обробки результатів досліджень: P_z=C_pzt^xpzs^ypzv^nzK_pz; P_x=C_pxt^xpxs^ypxv^nxK_px; P_y=C_pyt^xpys^ypyv^nyK_py, тут С_рz,, С_рх і С_ру – коефіцієнти, що рівні силам P_z,P_x,P_y коли всі інші величини рівні одиниці. Кожна з зазначених вище величин впливає на сили різання по різному. Коефіцієнт К_р визначається як добуток ряду коефіцієнтів

К_р=К_мрК _φрК_{γ р}К_λрК_hK_rpK_op

1.Глибина різання і подача. Чим більші t і s тим більша площа поперечного перетину стружки і об’єм матеріалу, що деформується, тим більший опір матеріалу процесу стружкоутворення і процес різання відбувається з більшими силами різання. Проте при поздовжньому точінні на силу різання більше впливає глибина різання. Це пояснюється тим, що при збільшенні глибини різання зростає не тільки обсяг деформацій, але і ширина зрізу, сили нормального тиску і тертя як вздовж передньої так і задньої поверхні різця. При більшій подачі зростає обсяг деформацій, але ширина зрізу залишається попередньою, тобто сили нормального тиску і тертя не змінюються. Отже подача менше впливає на сили різання ніж глибина різання. Враховується цей вплив величинами t і s у відповідних степенях x_p y_p.

2. Швидкість різання по різному впливає на сили. При v=3-5 м/хв складові сил різання мають менші значення, при збільшенні v до 15-20 м/хв вони збільшуються і при v> 50 м/хв знову зменшується. Ріст сил різання в зоні швидкостей 25-60 м/хв пояснюється зменшенням наростоутворення. При послідуючому збільшенні швидкості різання зменшується коефіцієнт тертя і, відповідно, зменшуються сили різання. В діапазоні v=50-500 м/хв зменшення сил різання можна виразити функцією P_z=Cv^-n.. Показник п залежить від умов роботи і приводиться в довідниках.

3. Оброблюваний матеріал. Фізико-механічні властивості оброблюваного матеріау і його стан багато в чому визначають процес стружкоутворення і супутні йому деформації, а отже і сили опору, які різець і верстат повинні подолати. Чим більні границя міцності σ_в і твердість матеріалу Нв тим більші сили різання. Це враховує коефіцієнт К_мр:

К_мр= - для сталі; К_мр= - для сірого чавуну; К_мр= - для ковкого чавуну. Показники степені п для різних сил різні.

4. Передній кут γ. При збільшенні переднього кута і зменшенні кута різання (δ=90-γ) процес стружкоутворення супроводжується меншими деформаціями, тобто різцю легше врізатись в оброблювану заготовку, разом з тим зменшуються сили тертя по передній поверхні. Все це приводить до зменшення сил різання. Враховується вплив переднього кута коефіцієнтом К_γ.

5.Головний кут в плані φ. При збільшенні головного кута в плані збільшується товщина зрізу а і зменшується його ширина в. Це приводить до зменшення сили Р_я. Із збільшенням кута φ радіальна складова сили різання зменшується, а осьова – росте. При розрахунках P_z,P_e i P_x вплив кута φ враховують поправочним коефіцієнтом К_φ.

6.Радіус заокруглення різця при вершині r. Шз збільшенням радіуса заокруглення складові сили різання P_z iP_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_z i P_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 R в певній точці А (рис.1) можна розкласти на три складові P_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_p і 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_м і 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 оберт s_o=s_zz, де z - число зубів фрези; хвилинною подачею s_х =s_on=s_zzn; 3) глибиною різання t мм; 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

Характеристики

Список файлов реферата