Тема 7. Точение.

Для осуществления процесса обработки материалов резанием необходимо,

чтобы заготовка и режущий инструмент перемещались относительно друг друга.

Одно из этих движений, определяющее скорость отделения стружки, называется

главным движением второе, обеспечивающее непрерывность врезания режущей

кромки инструмента в новые слои металла, называется движением подачи.

При обработке на токарных станках главным движением является

вращение заготовки, а движением подачи — поступательное перемещение резца.

Элементами режима резания при точении являются скорость резания, глубина

резания и подача.

Скорость резания при токарной обработке — это путь перемещения в

единицу времени обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей

кромки инструмента. Обычно при расчете скорости резания учитывается лишь

скорость в главном движении. Скорость резания обозначается буквой v и

измеряется в метрах в минуту. В случае точения (рис. 35) скорость резания

определяется по формуле:

где D — длина обрабатываемой поверхности в мм; n — частота вращения

заготовки в об/мин.

Подача — это величина перемещения режущей кромки резца за один

оборот обрабатываемой заготовки. Подача обозначается буквой s и измеряется в

миллимет-рах за один оборот. В зависимости от направления, по которому

перемещается резец, у токарного станка различают продольную подачу — вдоль

оси центров станка; поперечную — перпендикулярно оси центров станка и

наклонную — под углом к оси центров станка (в результате обработки

получается коническая поверхность).

Глубина резания — это величина снимаемого слоя металла,

рассматриваемая как расстояние между обрабатываемой и обработанной

поверхностями, измеренное нормально к последней. Измеряется глубина резания

в миллиметрах и обозначается буквой t (рис.35, а).

При точении глубина резания определяется как полуразность диаметров

до и после обработки:

где D и D0 — диаметры соответственно заготовки и детали в мм.

Рис.35 Элементы режима резания при токарной обработке

I, II – положения резца

На рис. 35, а показано положение режущей кромки резца после того, как

он переместился на величину подачи s мм/об; заштрихованная площадь

представляет собой площадь поперечного сечения срезаемого слоя. Размеры а и b

обозначают соответственно толщину и ширину срезаемого слоя.

Ширина срезаемого слоя — это расстояние между обрабатываемой и

обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания. В общем

случае, когда γ ≠ 0° и λ ≠ 0°, ширина срезаемого слоя принимается равной

проекции рабочей длины режущей кромки резца на основную плоскость;

Толщина срезаемого слоя — это расстояние, измеренное в направлении,

нормальном к ширине срезаемого слоя, между двумя последовательными

положениями поверхности резания за один оборот заготовки. В общем случае,

когда γ ≠ 0° толщина срезаемого слоя выражается формулой

Согласно рис. 35, а площадь поперечного сечения срезаемого слоя для

резцов с прямолинейной режущей кромкой (при γ = 0° и λ = 0°) определяется

по формуле:

Система сил, действующих при точении, может быть приведена к одной

равнодействующей силе (рис. 36), называемой силой резания.

Рис. 36. Схема сил резания при точении

Точка приложения этой силы находится на рабочей части главной

режущей кромки резца. Для практических целей обычно нужна не сама

равнодействующая сила Р, а ее составляющие, действующие в заданных,

представляющих интерес для практики направлениях. Такими составляющими

являются:

1) сила Pz , действующая в плоскости резания в направлении главного

движения и определяющая нагрузку на станок и резец; величина Pz определяет

крутящий момент Мкр, по которому ведется расчет зубчатых колес и валов коробки

скоростей станка;

2) сила Ру - радиальная составляющая, приложенная перпендикулярно оси

заготовки; эта составляющая определяет силу отжима резца от заготовки и

прогиб заготовки, обусловливающий точность изготовления детали, сила Ру необ-

ходима для расчета станины и суппорта станка;

3) сила Рх - осевая составляющая, действующая вдоль оси заготовки

параллельно направлению подачи; эта сила Рх определяет нагрузку механизма

подачи станка, ее значение является исходным для расчета звеньев механизма

подачи станка. Три указанные составляющие силы взаимно перпендикулярны;

поэтому величина и направление равнодействующей силы определяются как

диагональ параллелепипеда

Соотношение величин составляющих сил Pz, Ру, Рх не остается

постоянным и зависит от геометрических параметров рабочей части резца,

элементов режима резания (v, t, s), износа резца, физико-механических свойств

обрабатываемого материала и условий резания.

Отношения Ру ∕ Pz и Рх ∕ Pz возрастают с увеличением износа резца;

увеличение подачи увеличивает отношение Рх ∕ Pz ; уменьшение главного

ного угла в плане увеличивает отношение Ру ∕ Pz . В некоторых случаях

обработки одной из двух составляющих (Рх или Ру) может и не быть.

Например, при разрезке прутка отрезным резцом отсутствует сила Рх, и тогда

при подрезке торца трубы с резцом с φ = 90° и λ = 0° отсутствует

составляющая Ру, при этом равнодействующая Сила Pz действует

во всех случаях, и поэтому часто ее называют главной составляющей силы

резания или просто силой резания.

Мощность, затрачиваемая на процесс резания, определяется действием трех

составляющих силы резания: Pz, Py и Рх, но так как перемещения жестко

закрепленного резца в направлении силы Ру практически не происходит,

мощность, обусловленная действием этой составляющей, может быть

приравнена нулю.

Тогда эффективная мощность, затрачиваемая на процесс резания,

где v — скорость резания в м/мин; n — частота вращения заготовки в

об/мин; s — подача в мм/об.

Численное значение второго члена правой части уравнения обычно

мало и составляет 1—2% от значения первого члена; поэтому эффективную

мощность практически определяют как создаваемую лишь одной силой Pz , т.е.

Полезная мощность станка

где η — к. п. д. станка.