Зависимость силы реза Fрез от положения точки врезания X

Для определения работы и мощности реза надо знать характер изменения усилия на ножи в различные моменты времени в периоды вмятия и собственно резания металла. Аналитического решения этой задачи в настоящее время не существует.

Экспериментальные данные, снятые на ножницах с параллельными ножами, показывают, что в период вмятия ножей усилие реза возрастает по выпуклой кривой параболического вида рис. a2 а, а в период собственно реза эта кривая становится ещё круче и обрывается в сечении, соответствующем окончанию собственно резания и началу отрыва (скалывания) [*4]

Рис. a2. Примерный график зависимости силы реза от хода ножа. a — при параллельном резе, б — при наклонном резе, в — при резе ножницами с катящимся резом. Fрез — сила реза; Fмакс — наибольшее значение силы реза; Fуст — установившееся значение силы реза; x — ход ножа; εнад и εотр — коэффициенты надреза и отрыва; h — толщина листа.

При внедрении наклонных ножей в лист, в последнем возникают напряжения упругого сжатия изгиба отрезаемой части и изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости резания рис. a1 в [*5]. Возникают напряжения пластического сжатия и сдвига. По мере внедрения ножей в материале, с одной стороны, зарождается трещина, способствующая быстрейшему разрушению, с другой стороны, материал упрочняется, что препятствует распространению трещины и разрушению листа. Для отгибания образующегося края листа также необходимы дополнительные силы. Усилие реза при этом пропорционально ходу ножа рис. a2 б, участок I и рис. a3.

С ростом трещины интенсивность роста силы реза, возникающей в системе «нож–лист», падает. Сила реза изменяется по некоторой параболической кривой, возрастая до максимального значения (участок II), а затем, падает до величины, которая в дальнейшем остаётся постоянной. Резание приобретает характер установившегося процесса (участок III). С момента выхода трещины из разрезаемого листа начинается быстрое падение силы реза (участок IV). Процесс резания завершается [*5].

В [*2] приведены эмпирические формулы для определения положения ножа по средней плоскости листа, в котором начинается установившийся процесс резания

L1≈ (1,2…1,5)h2ctg α,

и точки, начиная с которой, сила реза уменьшается

L3≈ (1,0…1,3)h2ctg α

где h — толщина разрезаемого листа; α — угол наклона верхнего ножа, рис. a3.

Рис. a3. Изменение силы реза в зависимости от положения ножа. Fрез — сила реза; Fмакс — наибольшее значение силы реза; Fуст — установившееся значение силы реза; x — ход ножа; B — ширина листа; α — угол реза; εотр — коэффициент отрыва; h — толщина листа; AI — положение ножа в начале реза; AII — положение ножа в начале установившегося режима; AIII — положение ножа в конце установившегося режима реза; AIV — положение ножа в конце реза;

Считается, что рез на ножницах с «катящимся резом» аналогичен резу на гильотинных ножницахрис. a2, в. Постепенное падение усилия реза при установившемся процессе реза может объясняться переменной величиной угла реза α [*7], [*8]. Следует отметить, что серьёзных работ, подобных [*1], посвящённых изучению особенностей процесса резки на ножницах с «катящимся резом», на сегодняшний день нет. Однако следует ожидать, что при резке на ножницах с «катящимся резом» сила реза будет меньше, чем при резке на ножницах гильотинного типа, т. к. не возникает затраты энергии на искривление отрезаемого листа.