Сила резания при фрезеровании. Мощность резания

 

Чтобы обработать заготовку, следует удалить определенный слой металла, преодолевая сопротивление срезаемого слоя - силу резания. Величина силы резания зависит от условий обработки. При черновом фрезеровании, когда с заготовки снимают слой металла в несколько миллиметров, сила резания достигает сотен и тысяч килограммов, а при чистовом фрезеровании она уменьшается до десятков килограммов. Поэтому при выборе геометрии и конструкции фрез, проектировании приспособлений и станков обязательно учитывают характер обработки и величины сил резания.

Силы при фрезеровании

Рисунок 47 - Силы при работе цилиндрической фрезы: а - при встречном; б - при попутном

Рассмотрим, какие силы действуют на инструмент в процессе фрезеровании. На рис. 47 показаны схемы работы цилиндрической фрезы при встречном и попутном фрезеровании. Каждую из сил, действующих на зуб фрезы (R1, R2, R3), можно разложить на две составляющие: одну, направленную к центру фрезы (N1, N2, N3 ...) - радиальную силу, и вторую, направленную перпендикулярно ей - окружную силу (P1, P2, P3 ...). Силы P1, P2, Р3 ... препятствуют вращению фрезы, силы N1, N2, N3 ... отталкивают фрезу от обрабатываемой детали. Если в работе одновременно находится несколько зубьев фрезы, то для ее вращения нужно приложить силу, равную геометрической сумме окружных сил (Plt Pt1 Р8), действующих на отдельные зубья. Обозначим эту суммарную окружную силу через Р и рассмотрим, как определить необходимую мощность двигателя станка. Мощность фрезерования, или, как говорят, эффективная мощность, т. е. мощность, расходуемая непосредственно на процесо резания, равна произведению окружной силы на скорость резания

Nэ = PV

где Nэ - мощность, л. с. или кВт; Р - окружная сила, кгс; V - скорость резания, м/мин. Зная, что 1 л. с. = 75 кгс*м/с = 0,736 кВт, получим

Nэ = PV/60*75 л.с. или Nэ = PV*0,736/60*75 = PV/60*102 кВт.

Как видно из приведенных формул, эффективную мощность можно определить, зная величину силы Р и скорость резания V. По справочникам режимов резания можно непосредственно определить эффективную мощность для принятого режима резания. Сравнивая эту величину с мощностью электродвигателя станка, указанной в его паспорте, проверяют, можно ли работать с выбранным режимом резания и достаточно ли загружен станок по мощности. При этом нужно помнить, что мощность двигателя затрачивается не только на процесс резания, но и на приведение в движение механизмов станка, поэтому

Nд = Nэη

где Nд- мощность электродвигателя станка; η - КПД станка. Вернемся теперь к рис. 47. Кроме вращения фрезы - главного движения, имеется еще и движение стола - подача. Этому движению противодействует сила Рд, равная по величине силе Р, но обратная по направлению. Разложим силу Рд на составляющие - горизонтальную Рг и вертикальную Рв. Сравнивая схемы 47, а и 6, видим, что при встречном фрезеровании фреза стремится оторвать заготовку от стола станка, а при попутном фрезеровании фреза прижимает заготовку к столу и стремится сдвинуть ее в направлении подачи. Выходит, что фреза помогает движению стола? Действительно, сила подачи при попутном фрезеровании меньше на 20-30%, чем при встречном. Причина этого - действие силы Рв. При попутном фрезеровании она прижимает заготовку к столу и увеличивает трение в направляющих. При попутном фрезеровании под действием силы Рг стол станка то затормаживается, то стремится быстро подвинуться вперед (в направлении подачи); эти явления следуют друг за другом по мере врезания очередного зуба фрезы в заготовку. Если в резьбовом сопряжении винт - гайка продольной подачи стола имеется зазор, движение стола будет про--исходить скачками и нормальный процесс резания нарушится. Вот почему фрезерование с попутной подачей возможно не на всяком станке. Станок должен иметь специальное устройство для устранения зазоров в механизме подачи стола. Мы рассмотрели силы, действующие при работе цилиндрической фрезы с прямыми зубьями. На практике очень широко применяют фрезы с винтовыми зубьями; винтовые зубья более плавно врезаются в металл, и фреза работает более равномерно.

Похожие материалы