Soprotivlenie_rezaniyu (1)-1

1. Тема: Сопротивление резанию при токарной обработке

2. ФИЗИКО - МЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН РЕЗАНИЕМ

Резание металлов - сложный процесс взаимодействия режущего
инструмента и заготовки сопровождающийся определенными физическими
явлениями, такими как:
- отделение стружки;
- наклеп обрабатываемой поверхности;
- нарост на резце;
- тепловые явления;
- трение;
- износ инструмента;
- термоэлектрические явления.
Все эти явления напрямую зависят от
деформации металла в зоне резания

3. ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ

P
ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
- резец под действием силы резания Р вдавливается
в металл, в срезаемом слое возникают упругие
деформации;
t
P
P
P
1
2
3
- при движении резца они, накапливаясь, по
абсолютной величине, переходят в пластические
;
- в прирезцовом срезаемом слое материала
заготовки возникает сложное упругонапряженное
состояние;
- сложное упругонапряженное состояние
P
металла приводит к пластической деформации,
а ее рост - к сдвиговым деформациям, т. е. к
1
смещению частей кристаллитов относительно
друг друга;
- скалывается элементарный объем металла образуется стружка;
- далее процесс повторяется и образуется
следующий элемент стружки.

4. ВИДЫ СТРУЖЕК

Вид стружки зависит от физико - механических свойств
материала обрабатываемой заготовки, геометрии инструмента,
режима резания, условий обработки.
В процессе резания заготовок из пластичных металлов и сталей
средней твердости превалирует пластическая деформация и
образуются стружки сливная (а) и суставчатая (б).
P
P
а
б
В процессе резания заготовок из сталей твердостью выше средней
образуется стружка суставчатая (в). А при обработке хрупких
металлов – стружка надлома (г).
P
P
в
г

5. УСАДКА СТРУЖКИ

Стружка, образующаяся в процессе резания, подвергается
значительному пластическому деформированию, в результате этого
длина стружки оказывается меньше длины обработанной
поверхности, а толщина - больше толщины среза.
Коэффициенты усадки
a
а – толщина стружки K a c 1
b – ширина стружки
L – длина стружки
K
Для цветных металлов
V
K
a
b
Kb c 1
b
L
KL
1
Lc
Стали средней твердости
V

6. СИЛЫ РЕЗАНИЯ

Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит
под действием внешней силы резания, приложенной со стороны
инструмента к обрабатываемой заготовке.
Pупр и Pпл – силы упругого и пластического
п л сопротивления срезаемого слоя
Pупр
P`упр и P`пл – силы упругого и
n
пластического сопротивления
P`
обрабатываемой поверхности
упр
упр
P`
P`
пл
P`
пл
T`
T`
T
T
T и T` – силы трения стружки о
переднюю поверхность и
обработанной заготовки о
заднюю поверхность резца
Pc =Pупр+P`упр+Pпл+P`пл + T + T`
Точка приложения силы резания Pc – середина рабочей части лезвия

7. СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ

В практике силу резания P раскладывают на составляющие
P
X
PY
P
PZ
PZ – главная (тангенциальная)
составляющая силы резания. По
ней рассчитывают механизм
главного движения и крутящий
момент (Мкр)
PY –радиальная составляющая
силы резания. По ней
рассчитывают механизм подачи и
прогиб заготовки
PX – осевая составляющая силы
резания. По ней рассчитывают
механизм поперечной подачи
P =PZ + PY + PX

8. НАРОСТООБРАЗОВАНИЕ

Нарост – характерный слой металла,
образующийся при резании
пластичных металлов на передней
поверхности режущего
инструмента
Качества нароста
Положительные
Отрицательные
- увеличение ;
-предохранение
от износа
инструмента;
-улучшение
теплообмена.
- увеличение Ra;
-повреждение
обрабатываемой
поверхности;
-геометрические
изменения резца.
Dr
P2
P1
Q
T
l
l1

9. УПРОЧНЕНИЕ (НАКЛЕП) МЕТАЛЛОВ

Упрочнение (наклеп) поверхностного слоя – результат
упругого и пластического деформирования материала
обрабатываемой заготовки
rB –радиус закругления резца;
N
Dr
P
rB
H
N – сила нормального давления;
F – сила трения;
F
hy
H – ширина контактной
площадки;
hy –упругое последствие.

10. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Количество тепла выделяемого в единицу времени
Q = PZ × V [Дж/мин]
Причины образования тепла – пластические, упругие
деформации и трение
Уравнение теплового баланса:
Источники образования и
распространения тепла
QС
Q = QД + QТП + QТЗ =
= QЗ + QИ + Q С
Q
Д
Q ТП
QИ
Q
Т
З
QЗ

11. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Распределение количества теплоты в основном зависит от
скорости резания V
QС 0,25 … 0,85Q
QЗ 0,1 … 0,5Q
Qи 0,02 … 0,08Q
Q, %
100
80 Q
З
60
40
20
0
QИ
QС
V, м/мин
100 200 300 400 500

12. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания
- снижается стойкость инструмента;
-от нагрева инструмента изменяются
его геометрические параметры;
-изменяются размеры и форма
обрабатываемой поверхности.
Dr
+
Ds
Уменьшают нагрев с помощью смазочно - охлаждающих
технологических сред (СОТС)
+