Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

чение силы Рг, т. е. вместо отрыва происходит сжатие, трещина залечивается и процесс резания затрудняется.

На рис. 55, б показан второй вариант анализа сил, действую­ щих на передней поверхности резца. Здесь также имеем нормаль­

Рг

Рис. 56. Изменение силы в процессе резания бронзы

напряжения на поверхности сдвига вблизи режущей кромки и тогда при обработке хрупких металлов облегчается отрыв эле­ ментов стружки на поверхности сдвига.

В действительности при обработке металлов силы резания затрачиваются на упругие деформации, пластические деформации,

нических свойств обрабатываемого материала, режима резания и геометрии инструмента. Это обстоятельство отражается на дина­ мике процесса резания. Можно заметить, что силы резания при неизменных условиях резания не остаются постоянными, особенно при малых скоростях резания.

На рис. 56 показана кривая изменения нагрузки на резец, полу­ ченная автором на прессе Гагарина при свободном резании бронзы. По мере внедрения резца в материал сила резания постепенно растет; этому соответствует достаточно интенсивное увеличение упругой деформации до значения Рг (прямолинейный участок диаграммы), а затем менее интенсивное до силы Р2. На последнем участке замечаются колебания нагрузки, вызванные образова­ нием трещины, после чего кривая нагрузки резко падает. Эти ко-

111

лебания не замечались при резании вязкой меди и мягкой стали,

ния может достигать нескольких тысяч циклов/с. При низких

в виде составляющих, действующих в различных, на-иболее инте­ ресующих нас направлениях. Эти составляющие силы изображены на рис. 57.

Рг — касательная — главная и часто наибольшая по величине сила, действующая в направлении траектории главного рабочего движения и поэтому определяющая мощность и крутящий момент, необходимые для процесса резания.

танной поверхности, имеющая большое значение в технологи­ ческом процессе. Эта сила стремится прогнуть изделие и оттолк­ нуть от него резец; она способствует вибрациям и в значительной степени влияет на точность и качество обработанной поверхности.

В действительности, эти соотношения значительно колеб­ лются в зависимости от угла в плане ср, угла резания б, углов

112

А —

противоположно направленная, равна сумме проекции их, т. е.

подачи на передней и задней поверхностях (пренебрегаем силой трения) равна (рис. 59)

Рх — Р х\'

113

а для резца с отрицательным передним углом (—у)

Это получается в полном согласии с уравнением (68), показы­ вающим, что сила подачи Рх заметно увеличивается с уменьшением угла ух или с увеличением угла резания б. Из того же уравнения (пренебрегаем силами, действующими на задней поверхности) получается условие, при котором Рх = 0 или принимает даже отрицательное значение, т. е. в последнем случае сила подачи, действующая в обратном направлении, втягивает резец в изделие.

Здесь для упрощения вывода равнодействующая" сил R на­ правлена цормально проекции режущей кромки. В действитель­ ности, при несвободном резании направление силы R должно совпадать с направлением стружки на передней поверхности резца, что, как известно, определяется углом р с т р (см. рис. 50), зависящим

t „ л

в основном от соотношения — и угла наклона режущей кромки а .

радиальная сила, если имеется радиус закругления вершины резца, и особенно заметно, когда угол наклона главной режущей кромки X >> 0. При этом Ру будет малой величиной и, следовательно, условия работы будут наиболее благоприятны с точки зрения вибраций. И наоборот, при работе широким резцом с углом в плане

большого радиуса. Поэтому на практике при обработке неустой­ чивых в отношении вибраций деталей рекомендуются резцы с боль­ шими углами в плане и весьма малым радиусом закругления вер­ шины.

114

По мере затупления резца составляющие силы Рх и Рд увели­ чиваются значительно быстрее, чем сила Рг, так как при этом возрастают фаски износа на задней поверхности резца, радиус закругления режущей кромки, и следовательно, силы на задней поверхности.

26.МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ РЕЗАНИЯ И ПРИБОРЫ

Для изучения современных процессов обработки металлов необ­ ходимо высокое качество измерительной аппаратуры. В резуль­ тате использования ряда физических явлений в области оптики, электричества и магнетизма техника измерения сил резания за последнее время шагнула вперед. Имеется большое количество специальных приборов самых разнообразных конструкций, раз­ личающихся как по методу измерения сил, так и по роду станков, на которых они устанавливаются.

Современные высокочувствительные электрические приборы могут обеспечить необходимую точность измерения лишь при весьма квалифицированном обслуживании. Иначе из-за различ­ ного рода помех они могут дать показания, значительно искажаю­ щие истинную картину. Поэтому там, где не требуется регистрация быстро изменяющихся сил, можно применять простые динамо­ метры, например механические или гидравлические, которые при всех их недостатках отличаются стабильностью в эксплуатации и дают достаточно надежные результаты.

Иногда на практике пользуются и более простыми средствами для измерения сил резания — ваттметрами, регистрирующими расход энергии, потребляемой станками. Этот способ может дать приемлемые для производства результаты, если известен к. п. д. станка. Прежде прибегали к помощи тормозных устройств, отно­ сящихся к наиболее простым средствам определения силы резания и к. п. д. станка. Преимущество этого старого метода — в простоте устройства, не требующего специальной дорогостоящей аппара­ туры. Недостатком его является неточность показаний, так как торможение шкива создает иные условия работы шпинделя, чем одностороннее давление резца на изделие. Кроме того, методом торможения определяется только величина касательной силы Рг.

Столь же неточен и другой косвенный метод определения силы резания по расходу потребляемой станком мощности. Опреде­ ляется только касательная сила резания Рг и требуется знать к. п. д. станка и электродвигателя при различных режимах работы, чтобы обеспечить достаточную точность расчета.

Наиболее распространен метод непосредственного измерения сил резания при помощи динамометров. Они имеют три основные части: датчики, воспринимающие нагрузку; органы связи, соеди­ няющие датчики, и приемники.

115