При внедрении в материал режущего инструмента на каждый зуб фрезы, находящийся в пределах угла контакта, действует своя сила сопротивления срезаемого слоя. На переднюю и заднюю поверхности режущего лезвия действуют нормальные силы N1, N2 и силы трения F1, F2 (рис.3).
Рисунок 3 – Схема действия сил, действующих на режущий клин
Считая клин абсолютно жестким телом, можно после сложения всех сил получить общую равнодействующую силу R, являющуюся силой сопротивления резанию. Учитывая сложности определения нормальных сил и сил трения, для удобства расчета технологических параметров процесса резания силу R раскладывают в трехосной системе координат X-Y-Z на 2 составляющие (рис 4):
– Pz – тангенциальная или главная составляющая силы резания. Действует на режущий клин в направлении главного движения (Dr) по касательной к поверхности резания заготовки;
– Py – радиальная составляющая силы резания. Направлена вдоль движения подачи, стремится оттолкнуть инструмент от заготовки и изогнуть его в вертикальном направлении.
Рисунок 4 – Разложение равнодействующей силы R на составляющие
Наиболее важной из перечисленных сил является главная составляющая силы резания Pz. Она влияет на мощность необходимую для осуществления процесса резания. Величина ее зависит от ряда факторов: ширины и толщины среза, свойств обрабатываемого материала, глубины резания и подачи, износа инструмента. Главная составляющая силы резания Pz при заданных режимах резания определяется только экспериментально косвенным методом.
Станок «PEGAS» 250х315 SHI-LR оснащен асинхронным трехфазным электродвигателем переменного тока. Трехфазным током называют систему, состоящую из трех однофазных токов одинаковой частоты, сдвинутых по фазе на одну треть периода друг относительного друга и протекающих по трем проводам. Трехфазный ток получают в трехфазном генераторе, создающем три электродвижущие силы, сдвинутые по фазе на угол 120° (одну треть периода). Основной величиной при электрических расчетах является средняя, или активная, мощность. Ее подсчитывают по формуле:
, Вт (5)
где Iф – фазное значение тока, А;
Uф – фазное значение напряжения, В;
φ – угол сдвига фаз между током и напряжением.
При равномерной нагрузке трехфазной системы мощность, потребляемая каждой фазой, одинакова, поэтому мощность всех трех фаз:
, Вт (6)
Активную мощность трехфазного переменного тока при соединении звездой и треугольником определяют по формуле:
, Вт (7)
Поскольку фазы потребителя или генератора при таком соединении подключаются непосредственно к линейным проводам, фазные напряжения их равны линейным, т. е. Uф=Uл, а линейные токи по абсолютной величине больше фазных в 1,73 раза при одинаковой нагрузке фаз.
Порядок проведения эксперимента: на станок устанавливается ленточная пила. Обрабатывается заготовка – прокат Ø 50-100 мм, сталь 45 либо сталь 20Х13. Проводится три серии опытов: с изменением величины скорости движения подачи, с изменением величины скорости главного движения и с изменением шага зубьев пильного полотна. Усилия резания определяются косвенно по показаниям цифрового амперметра клещевого типа. В каждой серии замеряется сила тока I. Определяется мощность, потребляемая станком по формуле 7 и рассчитывается главная составляющая силы резания Pz=N/Vr,H. Результаты эксперимента заносятся в таблицу (приложение А). Строятся графики зависимости сил резания от изменения параметров режима обработки.
ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ
1.Станок ленточнопильный консольный полуавтомат модели «PEGAS» 250х315 SHI-LR.
2. Ленточное полотно (в зависимости от задания).
3. Заготовка проката Ø 50-100 мм длиной не менее 250 мм:
• Сталь 45 ГОСТ 1050
• Сталь 20Х13 ГОСТ 5949
СТРУКТУРА ОТЧЕТА
1. Название, цель.
2. Краткие сведения об особенностях процесса резания на ленточнопильных станках, элементах режима резания, видах стружки, силах резания.
3. Протоколы исследований параметров режима резания, вида стружки и измерения силы резания.
4. Выводы и графики.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Ленточнопильные технологии, их особенности и применение.
2. Режимы резания, особенности назначения.
3. Виды стружки, влияние элементов режима резания на вид получаемой стружки.
4. Зависимость силы резания от изменения параметров режима обработки.