Реферат: Швидкість різання при різних видах механічної обробки

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 складовіP_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_m D^g s_o ^y K_m ; P_o = C_p D^g s_o ^y K_p і при розс-вердлюванні M= C_m D^g t^x s_o ^y K_m ; P_o = C_p D^g t^x s_o ^y K_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 обертs_o = s_z z , де z - число зубів фрези; хвилинною подачеюs_х = s_o n= s_z zn ; 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

Р _z =

Тут С_Р – залежить від оброблюваного матеріалу і умов обробки, Z – число зубів фрези, D - діаметр фрези, v- швидкість різання, t- товщина шару металу, що зрізується, s_z - подача на зуб фрези і К - поправочний коефіцієнт, що враховує конкретні умови роботи ( як при точінні). Вплив діаметра фрези пояснюється тим, що з його збільшенням, при тому ж значенні Z, зменшується число зубів, що одночасно приймають участь в роботі, зменшується площа зрізу і, відповідно, сила різання. З збільшенням t iZ при віх інших рівних умовах збільшується число зубів, що одночасно беруть участь у різанні, росте сумарна площа зрізу і збільшується сила різання.

Крутний момент на шпинделі М, потужність різання N = .

6. Сили різання при шліфуванні

Процес шліфування має свої особливості, які впливають на величину сил:

1. Шліфування здійснюється при великих швидкостях різання (20-40 м/сек), а при швидкісному фрезеруванні 50-50 м/сек і знімаються стружки малих перетинів.