Задание для аудиторной работы

Практическая работа №5

 

«Расчет составляющих силы резания и мощности при точении по формулам»

 

Цель работы: научиться рассчитывать составляющие силы резания и мощность, затрачиваемую на резание, используя эмпирические формулы; работать с таблицами справочной литературы для поиска коэффициентов, влияющих на режимы резания при точении».

Краткая теоретическая справка

Суммарную равнодействующую всех сил R, действующих на резец со стороны обрабатываемого металла (см. рисунок 1), можно назвать силой сопротивления резанию (стружкообразованию). В практических расчетах используют составляющие этой равнодействующей, направление которых совпадает с главным движением и движением подачи. Зная заранее направление этих составляющих сил, пользуясь соответствующими приборами, легко измерить их величину и вывести уравнения для их подсчета.

 

Рисунок 1. Cилы действующие на резец

 

При токарной обработке в условиях несвободного резания равнодействующая силы сопротивления резанию раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие силы, действующие на резец:

-Pz — силу резания, или тангенциальную силу, касательную к поверхности резания и совпадающую с направлением главного движения;

-Рх — осевую силу, или силу подачи, действующую параллельно оси заготовки в направлении, противоположном движению подачи;

-Ру — радиальную силу, направленную перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки.

На силы Рz, Ру и Рх влияют в основном следующие факторы: обрабатываемый металл, глубина резания, подача, передний угол резца (угол резания), главный угол в плане резца, радиус закругления при вершине резца, смазочно-охлаждающие жидкости, скорость резания и износ резца.

Физико-механические свойства обрабатываемого металла и его состояние во многом определяют процесс стружкообразования и сопутствующие ему деформации, а следовательно, и силы сопротивления, которые должен преодолеть резец и станок. Чем больше предел прочности при растяжении s_в и твердость НВ обрабатываемого металла, тем больше силы Рz, Ру и Рх.

 

 

Задание для аудиторной работы

По эмпирическим формулам теории резания определить составляющие силы резания Р_z, Р_у и Р_х и мощность, затрачиваемую на резание N_резпри продольном точении заготовки из стали резцом с пластиной из твердого сплава с глубиной резания t (мм), по­дачей резца S_o (мм/об); скоростью главного движения резания V(м/мин).

Пример решения:

Дано:

 

Заготовка из стали 40 s_в =650МПа

t = 4 мм; S_o = 0,6 мм/об; V = 110 м/мин

Геометрические элементы резца с пластиной из твердого сплава Т5К10: форма передней поверхности — радиусная с фаской; j = 60°; j₁= 10°; l =+5°;

a = 8°; g = 10°; r=1мм

Составляющие силы резания) при точении определяют по справочнику [3], где на с. 271 приведена формула в общем виде:

P_z,_у,_х= 10Cpt^xS^yVⁿK_P

Эмпирические формулы для определения каждой из со­ставляющих могут быть представлены в следующем виде:

- главной составляющей силы резания (старое назва­ние — тангенциальная сила резания)

P_z= 10Cp_zt^xpzS^ypzVⁿpzK_P

- радиальной составляющей силы резания

P_y= 10Cp_zt^xpyS^ypyVⁿpyK_P

- осевой составляющей силы резания

P_x= 10Cp_zt^xpxS^ypxVⁿpxK_P

Из табл. 22 (с. 273) выписываем значения коэффи­циентов и показателей степеней формул, возможно более близкие к условиям данного примера, т. е. для наружного продольного точения стали с пределом прочности s_в =650МПа

резцом из твердого сплава:

C_Pz = 300; х_Pz = 1; у_Pz = 0,75; n_Pz= - 0,15;

С_Ру = 243; х_Рy = 0,9; у_Ру = 0,6; n_Ру = - 0,3;

С_Рх = 339; х_Pх = 1; у_Рх = 0,5; n_Рх = - 0,4

Отличие заданных условий обработки от норматив­ных должно быть учтено при подсчетах сил резания путем введения соответствующих поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты на характеристики механических свойств обрабатываемого материала находим в табл. 9 и 10, с. 264—265.

В табл. 23 на с. 275 даны по­правочные коэффициенты в зависимости от геометриче­ских элементов резца. Приведенные выше значения коэффициентов Сри показателей степеней х_Р, у_Р и n_Рдействительны лишь для точения стали с s_в =750МПа резцом из твердого сплава с углами j = 45°; l =0°; g = 10°

 

 

так как только для этих условий обработки каждый поправочный коэффициент равен единице. Поэтому вводим следующие поправочные коэффициенты для заданных условий обработки:

- на характеристику механических свойств обрабатываемой стали с

s_в =650МПа

[3,c.264, табл.9] n_Pz=0,75; n_Py=1,35; n_Px=1,0

; ;

- на главный угол в плане j = 60° [3,с.275, табл.23]

 

; ;

 

- на угол наклона режущей кромки l =+5° [3,с.275, табл.23]

 

; ;

 

Определяем общие поправочные коэффициенты:

[3,с.271]

 

Определяем составляющую силу P_z:

 

Определяем составляющую силу P_y:

 

 

Определяем составляющую силу P_x:

 

 

Мощность, затрачиваемая на резание, определяется по тангенциальной силе резания:

, кВт [3,с.271]

кВт

 

Варианты к заданию:

№ вари-анта	Материал заготовки				Геометрические элементы резца
t мм	S мм/об	V м/мин	j	j1	a	g	l	r мм
	Сталь 20 sв =500МПа		0,7					+10	+5
	Серый чугун НВ 160		0,78					+5	+10
	Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т НВ 180		0,21					+10
	Серый чугун НВ 220	1,5	0,26					+5	-5
	Сталь 38Х sв =680МПа		0,61					+10	+5
	Серый чугун НВ 170	4,5	0,7					+5
	Сталь 40ХН sв =700МПа	1,5	0,3					+10	-5
	Серый чугун НВ 210		0,23					+5	-5
	Сталь Ст5 sв =600МПа	3,5	0,52					+10	+5
	Серый чугун НВ 180		0,87					+5	+10

Контрольные вопросы

1. Дать определение силы сопротивления резанию.

2. На какие составляющие силы она раскладывается?

3. Направления сил Pz, Ру и Рх.

4. Факторы, влияющие на силы Pz, Ру и Рх.