Силы резания при цилиндрическом фрезеровании

Силы резания при фрезеровании (рис. 12.3) достигают весьма больших значений, и требуются значительные мощности при эксплуатации фрезерных, особенно многошпиндельиых, станков.

Для снятия стружки с поверхности заготовки необходимо со стороны режущего зуба фрезы приложить силу R_v преодолевающую сопротивление обрабатываемого материала. Это сила может быть разложена на две составляющие силы:

Рис. 12.3. Схема действия сил резания при цилиндрическом фрезеровании.

• • окружную силу Р₂, касательную к траектории движения точки режущей кромки. Сила Р_г производит основную работу в процессе фрезерования. По ней рассчитывают крутящий момент на шпинделе и эффективную мощность, производят расчет на прочность механизмов главного движения;
• • радиальную силу Р_г> направленную по радиусу. Она действует на опоры шпинделя станка, создает дополнительный момент трения, изгибает оправку, на которую крепится фреза (см. рис. 12.3).

Силу R_{ можно разложить на силы, действующие со стороны станка: горизонтальную составляющую Р_г и вертикальную Р_в. Горизонтальная составляющая Р_г нагружает механизм подачи станка и элементы крепления заготовки. При встречном фрезеровании Р_г = (1,0-Н, 2) Ри Р_н = (0,2-^0,3)Р. При попутном фрезеровании: Р_г= (0,8-Ю, 9) Ри Р_п= (0,75-^0,8)Р.

При попутном фрезеровании вертикальная составляющая силы Р_в будет иметь одно направление вниз, поэтому воздействие этой силы таково, что она прижимает заготовку к станку, уменьшая при этом вибрации. При встречном фрезеровании Р_и меняет знак, что вызывает вибрации, поэтому предпочтительнее, когда Р_в направлена вниз.

У фрез с винтовыми зубьями действует осевая составляющая Р₍₎

значение которой составляет Р₀= (0,33-^0,55)Р.

Осевая составляющая действует на упорные подшипники шпинделя станка, на крепление заготовки и элементы механизма подачи станка.

Окружная составляющая Р₂ производит основную работу резания. Поэтому при технологических расчетах определяют в основном окружную составляющую, для которой приведены экспериментальные формулы во всех справочниках по расчету режима резания.

Для цилиндрического, концевого фрезерования.

где С_р — постоянный коэффициент, зависящий от физико-механических свойств обрабатываемого материала; В — ширина фрезерования; Р°р — глубина фрезерования; z — число зубьев; D~^qp —диаметр фрезы, где (-q_p) — показатель степени, учитывающий конкретные факторы процесса резания.

Значение крутящего момента определяют, но формуле.

где Р_г — окружная сила резания; D — диаметр фрезы.

Эффективная мощность резания N_[tKt, кВт, при фрезеровании (мощность, расходуемая на срезание стружки) вычисляется по формуле.

где v — скорость резания.

Потребная мощность станка (а точнее, электродвигателя станка):

где г) — коэффициент полезного действия станка.

Наибольшее влияние на силу и мощность резания оказывают глубина резания и подача на зуб при постоянной скорости резания.

С уменьшением силы Р диаметр увеличивается вследствие уменьшения толщины срезаемого слоя. Увеличение числа зубьев фрезы приводит к увеличению силы резания и мощности, поскольку при этом пропорционально увеличивается число зубьев, одновременно участвующих в работе. При увеличении переднего угла сила резания и мощность уменьшаются.

С увеличением ширины фрезерования сила и мощность резания увеличиваются. При этом увеличивается суммарное сечение среза, что ведет к увеличению работы резания и количества теплоты, выделяемой в процессе работы.

С увеличением угла ы сила и мощность резания уменьшаются, что приводит к уменьшению деформации.