2.3. Запитання для контролю

1. Які джерела утворення теплоти при різанні?

2. Які напрямки відведення теплоти різання?

3. Як залежить температура від швидкості різання?

4. Який вплив переднього і заднього кутів на температуру різання?

5. Як впливає на температуру головний кут у плані?

6. Якими методами визначають температуру різання?

7. Як впливає теплоутворення на умови різання?

4. Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з роботою на верстаті і порядком визначення температури різання способом природної термопари.

2. Зібрати схему для вимірювання температури різання.

3. Гострозаточеними різцями з твердосплавними наплавками провести три серії експериментів.

У першій серії встановити вплив на температуру швидкості різання, використовуючи 6-8 різних швидкостей при однаковій глибині різання та подачі.

У другій серії дослідити вплив подачі при постійній глибині й швидкості різання. Задати 4-6 подач. У третій серії вивчити вплив глибини різання при постійних швидкості та подачі.

4. Усі показники гальванометра і параметрів режиму різання занести в таблицю і перевести в градуси за тарувальним графіком.

5. За експериментальними даними побудувати графіки залежності температури від швидкості, подачі та глибини різання.

6. Оформити звіт про виконану роботу.

4. Література

[1], с.108...120; [2], с.130...134; [3], с.150...168

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Сила та потужність різання

Мета роботи – вивчити умови появи сили різання, залежність її величини від різних факторів, розкладання сили різання на складові, методи розрахунку сили різання, ознайомитися з методами експериментального визначення сили різання.

1. Обладнання, прилади та матеріали

1. Токарний верстат.

2. Набір спеціальних різців.

3. Пристосування для встановлення спеціального різця та індикаторів годинникового типу.

4. Індикатори годинникового типу, 2 шт.

5. Штрихові інструменти - штангенциркуль і масштабна лінійка.

6. Круглі заготовки із сталі різної твердості.

2. Загальні положення

Силами різання називаються сили опору оброблюваного матеріалу робочому руху леза ріжучого інструмента.

Джерелами виникнення сили різання є: опір матеріалу, який обробляється, пластичній деформації стружкоутворення, опір деформаваного матеріалу руйнуванню в місцях виникнення нових поверхонь, опір зрізуваної стружки згину і злому, сили тертя на лезі, передній та задній поверхнях.

Розподіл тиску матеріалу, який обробляється, на передній і задній поверхнях інструмента нерівномірний. Найбільший тиск діє поблизу ріжучої кромки. Далі до місця припинення контакту зі стружкою тиск плавно наближається до нуля на передній і задній поверхнях. Ширина контакту стружки з передньою поверхнею залежить від пластичності матеріалу заготовки. При обробці крихких матеріалів вона трохи більша глибини різання, а для пластичних матеріалів може перевищувати глибину різання в 1,5...3,0 разу.

Величина сили різання залежить від багатьох факторів. Основними факторами, які впливають на сили різання, є фізико-механічні властивості і структура матеріалу, що обробляється, геометричні параметри леза інструмента, елементи режиму різання, умови обробки. При обробці пластичних матеріалів сила різання тим більша, чим менший кут , в той час, як при обробці крихких матеріалів цей кут на силу різання практично не впливає. Із зменшенням головного кута в плані  навантаження на різець підвищується. Зі збільшенням кута  нахилу ріжучої крайки складові сили різання Р_z і Р_х збільшуються, а Р_у - зменшується. Із збільшенням швидкості різання навантаження на різець збільшується до оптимального значення, а далі - плавно знижується. Зі збільшенням границі міцності при розтягу або твердості сили різання збільшуються.

Для зручності розрахунків результативну силу різання Р_р розкладають на її складові, які діють уздовж осей координат - Р_z, Р_y, Р_х. Сила Р_z - головна найбільша складова сили різання, за якою виконують розрахунок потужності різання.

Співвідношення між складовими сили різання не є постійним. Узагалі прийнято вважати, що Р_х =(0,2...0,3)Р_z, Р_y =(0,3...0,4) Р_z .

Для розрахунків, поряд з повним рівнянням сили різання, використовують спрощену формулу ,

де k_p- коефіцієнт різання (для сталі k_р=2,3...2,8);

_в- границя міцності на розтяг, МПа;

_н- переріз шару, який зрізається, мм².

У деяких випадках замість _в можна використовувати твердість за Брінеллем. При цьому для сталі _в =0,31 НВ.

Потужність, яка витрачається на процес різання, називається ефективною і визначається за формулою N_e= (P_z V)/60 квт,

де P_z - дійсна сила різання, кН;

V - швидкість різання, м/хв.

Потужність електродвигуна :

N_{э =} N_e / ,

де  - ККД кінематичних ланцюгів верстата ( = 0,75-0,8).

Експериментальне визначення сили різання здійснюється за допомогою гідравлічних, механічних, тензометричних та інших динамометрів. Найбільш прості у виконанні та безвідмовні в роботі механічні динамометри торсійного й інших типів.

Недоліком таких пристроїв є неможливість виконати автоматичний запис зміни сили різання з часом.

У даній лабораторній роботі використовується механічний метод визначення складових Р_z та Р_х сили різання.

Суть методу полягає в тому, що із частини різця, яка кріпиться у різцеутримувачі, консольно виступає круглий стержень різця діаметром 16 мм та довжиною 80 мм. На відстані х від вершини різця в спеціальних гніздах кутка, жорстко з'єднані з масивною частиною різця, встановлені два індикатори годинникового типу, які вимірюють відхилення осі консольної частини різця під дією складових сили різання (рис.3.1.).

Під дією складової Р_z або (Р_х) сили різання консольної частини різця прогинаються. Величина прогину на відстані х від вершини різця може бути визначена за рівнянням:

де f_x- прогин осі різця в місці встановлення індикатора, см;

P - вимірювана складова сили різання, Н;

l - довжина консольної частини різця, см;

E - модуль нормальної пружності сталі, E =2 10⁵ МПа;

I - момент інерції круглого перерізу консольної частини різця,

Якщо датчик годинникового індикатора прилаштувати по середині довжини консольної частини різця (x=0,5l ), то рівняння (1) матиме більш простий вигляд: