21.2.2 Кесу кезінде құрал мен дайындаманың күштік

өзара әрекеттесуі

Дайындамадан металл қабатын кесу және оның деформацияла­нуы өңделетін дайындамаға құрал жағынан түсірілген сыртқы кесу күшінің әсерінен болады (21.11-сурет). Осы күштің әсерінен жоңқа­ның түзілу аймағында кескіштің алдыңғы бетіне қалыпты әсер ететін (21.11-сурет, а), Р_с1 (серпімді деформация) және Р_и1 (илемді деформация) күштері және кескіштің артқы бетіне қалыпты әсер ететін, Р_с2 және Р_п2 күштері пайда болады. Қалыпты күштердің бар болуы кескіштің сәйкесінше алдыңғы және артқы беттерінің бойында әсер ететін, Т₁ = μ₁(Р_у1 + Р_и1) және Т₂ = μ₂(Р_с2 + Р_и2) үйкелу күштерінің пайда болуына әкеледі (μ₁, μ₂ – кескіштің сәйкесінше алдыңғы және артқы беттеріне арналған үйкелу коэффициенттері). Бұл жүйені тең әсерлі кесу күшіне келтіреді:

R = Р_с1 + Р_с2 + Р_и1 + Р_и2 + Т₁ + Т₂.

Кесу күшін R түсіру нүктесі құралдың басты кесу жиегінде орналасқан деп есептейді. Өңдеу процесінде тең әсерлі кесу күшінің R абсолют мәні, түсіру нүктесі және бағыты айнымалы болады. Мұны дайындама материалы құрылымының біртексіздігімен және оның өзгеретін беттік қаттылығымен, металдың кесілетін қабатының тұрақ­сыздығымен, қалыптау және құю еңістерінің бар болуымен, кесу процесінде γ және α бұрыштарының өзгеруімен түсіндіруге болады.

S_б

S_б

21.11-сурет – Дайындаманы кесу кезіндегі күштердің бағыты (а)

және кесу күштерін құраушыларға ыдырату (б)

Есептеулер үшін тең әсерлі кесу күшін R емес, үш өзара перпен­дикуляр бағытта – металл кескіш станоктың координаталық осьтері бойында әрекет ететін оның құраушыларын (Р_z, P_y, Р_х) пайдаланады (21.11, б-сурет).

Кесу күшінің басты құраушылары Р_z бағыты бойынша жүзінің ұшындағы кесудің басты қозғалысының жылдамдығымен v сәйкес келеді. Р_z күші бойынша кесу процесін қамтамасыз ету үшін қажетті станоктың қуатын анықтайды, тетіктерді және жылдамдықтар қора­бының тораптарын беріктікке, кескіш құралдың беріктігін есептейді.

Кесу күшінің радиал құраушысы Р_у кесудің жүзінің ұшына қарай айналмалы қозғалу радиусы бойынша (дайындама осіне перпендику­ляр) бағытталған. Р_y күші бойынша тетіктің иілісін және станоктың қаттылығын анықтайды. Тетіктің және құралдың деформациясын радиал бағытта анықтайтын бұл күш өңдеу дәлдігіне әсер етеді.

Кесу күшінің осьтік құраушысы Р_x кесудің басты айналмалы қозғалысының осіне параллель әсер етеді. Р_х күші бойынша станоктың бойлық берілісінің механизмін және кескіштің өзегіне әсер ететін ию моментін есептейді.

Тең әсерлі кесу күші үш құраушы векторларының қосындысы ретінде анықталады:

Ол дайындаманың кесу жиегінің жанасу сызығының центрінде шартты орналасқан. Р_х, Р_у және Р_z арасындағы ара қатыс құралдың геометриялық параметрлеріне, кесу режиміне, өңделетін дайындама­ның физика-механикалық қасиеттеріне, кескіштің тозу дәрежесіне, өңдеу шарттарына байланысты болады. Тәжірибелік деректер бойын­ша болатты 45 өңдеу кезінде көріністегі бұрышы φ = 45^о кескіштер үшін Р_х, Р_у және Р_z күштері арасында келесі ара қатыстар белгіленген: Р_х/Р_z = 0,15…0,30; Р_у/Р_z = 0,30…0,50.

Ең үлкен құраушы Р_z күші болып табылады. Ол өңделетін тетікте бұрау моментін тудырады, оны мына формула бойынша анықтайды:

М_б = Р_zD/2,

мұнда D – өңделетін дайындаманың диаметрі, мм.

Кесілетін қабаттың көлденең қимасының ауданы неғұрлым үлкен және өңделетін металдың беріктік сипаттамалары жоғары болса, кесу күштерінің шамасы соғұрлым үлкен болады. Кесу жылдамдықтары ұлғайғанда кесу температурасының жоғарылауы және жоңқа мен құрал арасындағы үйкелу шарттарының өзгеруі есебінен күштер біршама төмендейді. Кесу күштеріне әр түрлі факторлардың әсер етуі өте күрделі, сондықтан оларды анықтау үшін нақты өңдеу шарттарын есепке алатын, жалпыланған эмпирикалық формулаларды пайда­ланады.

Кесу процесінде тетік пен кескіш оларды күштердің әрекет ету бағытында жартылай қысылуына (жылжуына) әкелетін, серпімді деформацияға ұшырайды, ол өңдеу қателіктері себептерінің бірі болып табылады. Сонымен Р_z күші кескішті төмен қарай қысады, ал кескіш өз кезегінде тетікті жоғары қарай июге ұмтылады. Р_х күші кескішті бойлық беріліске қарама-қарсы бағытта қысады және оның шамасын төмендетуге ұмтылады. Р_у күші кескішті өңделетін тетіктен тебеді де, кесу тереңдігін азайтуға ұмтылады. Сондықтан көрсетілген күштердің әрекетін есепке алып, тетіктің өлшемдерінің үлкен дәлдігін алу үшін таза өткенде кесілетін қабаттың қалыңдығын азайтады. Кесу күшінің құраушыларын біле тұрып, кесу процесін жүзеге асыру үшін қажетті, тиімді қуатты N_кес анықтайды (кВт):

N_кес = Р_zv/(60·10³) + Р_хns_б/(60·10⁶),

мұнда n – дайындаманың айналу жиілігі, айн/мин; s_б – бойлық беріліс, мм/айн.

Электр қозғалтқыштың қуатын (N_қоз, кВт) анықтау үшін станок­тың пайдалы әсер коэффициентін есепке алу қажет:

N_дв = N_кес/η,

мұнда η – станок берілістері механизмдерінің пайдалы әсер коэф­фициенті (ПӘК).

Сонымен, жону-бұранда кесу станоктары үшін η = 0,8…0,9; ажарлайтын станоктар үшін η = 0,8…0,85; сүргілейтін станоктар үшін η = 0,65…0,75.