7.3. Эмпирические формулы для расчета сил резания

Эти формулы связывают составляющие силы резания с элементами режима резания, геометрией инструмента и другими факторами.

В различных справочниках по обработке резанием формулы для расчета составляющих силы резания при токарной обработке даются в следующем виде.

;

;

.

Постоянные величины С , С , С и показатели степеней приводятся в справочниках для стандартных условий обработки, т.е. для конкретного обрабатываемого материала, определенной геометрии инструмента и других постоянных факторов. Степени V ^Z, V ^Y, V ^X учитывают влияние скорости резания на силы. При обработке инструментами из быстрорежущих и других инструментальных сталей Z = Y = X = 0. Коэффициенты К , К , К учитывают влияние конкретных факторов обработки и определяются произведением факторных коэффициентов:

К = К _φ К _γ К _λ К _R К _h К _М …;

К = К _φ К _γ К _λ К _R К _h К _М ….

Аналогично представляется коэффициент К . Здесь индексы указывают на то, какой фактор учитывает данный коэффициент. Например, индекс φ указывает, что данный коэффициент учитывает влияние угла в плане, γ - переднего угла, λ -угла наклона режущей кромки, R - радиуса при вершине резца, h - износа инструмента по задней поверхности, M -механических свойств обрабатываемого материала.

7.4. Удельное давление резания

Удельное давление резания - это отношение главной составляющей силы резания к площади номинального сечения срезаемого слоя:

.

Экспериментально доказано существование объективной устойчивой связи удельного давления резания с размерами сечения срезаемого слоя:

,

где К - коэффициент, зависящий от различных факторов процесса резания, кроме a и b;

μ, λ - показатели степеней, изменяющиеся в узких интервалах.

Показатель λ изменяется в области практически применяемых режимов резания и других факторов в интервале . Причем для свободного резания, характеризующегося тем, что вспомогательная режущая кромка инструмента не контактирует с обрабатываемой заготовкой, показатель λ равен нулю. Некоторые примеры свободного резания показаны на рис.7.7, 7.8. Примерами несвободного резания являются: наружное точение отрезка на токарном станке, сверление, зенкерование, развертывание, торцовое фрезерование, нарезание резьбы резцом, метчиком, гребенкой и др.

Рис.7.7. Точение трубы – свободное резание	Рис.7.8. Точение диска – свободное резание

Показатель μ изменяется в интервале 0,2…0,4. Причем для пластичных материалов, например для сталей, алюминиевых сплавов μ = 0,25; для хрупких материалов - для чугуна, титановых сплавов, бронзы μ = 0,33. Эти значения можно применять в условиях, когда достоверно неизвестны значения показателей μ и λ.

По удельному давлению резания определяется главная составляющая силы резания:

P_Z = p a b = K a^1-μ b^1-λ.

Заменив a = Ssinφ, b = t/sinφ и обозначив 1-μ = Y , 1-λ = X , получим

.

Силу P_N определяют через силу P_Z:

P_N = ε₀ P_Z.

Составляющие P_Y и P_X определяются по формулам:

P_Y = ε₀ P_Z cosφ, P_X = ε₀ P_Z sinφ.

В проектировочных расчетах применяется среднее значение ε₀=0,4.