Сила резания при сверление

Рассмотрим осевую силу, крутящий момент и мощность при сверлении

Схема сил, действующих на сверло в процессе резания В процессе резания на сверло действует осевая сила P0, которая складывается из следующих составляющих (рис.8):

где Px– силы сопротивления на главной режущей кромке;

Pп– силы сопротивления на поперечной кромке;

Pтр– силы трения, действующие на вспомогательной режущей кромке.

Наибольшая часть осевой силы приходится на поперечную кромку (Рп=57%), на режущую кромку несколько меньше (Рх=40%) и наименьшая – на вспомогательную кромку (Ртр=3%).

Осевая сила противодействует движению подачи. По ней рассчитывают на прочность детали механизма подачи станка. При больших вылетах осевая сила вызывает продольный изгиб сверла.

Осевую силу можно рассчитать по формуле:

CP– коэффициент, зависящий от свойств инструментального и обрабатываемого материалов и условий резания;

xр, yр– показатели степени влияния соответственно диаметра и подачи на осевую силу.

kP– коэффициент на измененные условия резания.

Более точно осевую силу можно определить, исходя из формул для токарной обработки. Принимая во внимание соотношение сил PXи PПи пренебрегая силой PТРиз-за ее малой величины, можно записать: P0=2,5 Рx.

Подставляя в данное выражение формулу для расчета составляющей силы Рхпри токарной обработке, получим

.

Учитывая выражения для определения толщины и ширины срезаемого слоя при сверлении и угол в плане j, окончательно получим:

\

Значения коэффициента Ср, показателей степени x, y и коэффициента Кр берутся из таблиц для токарной обработки (аналогично и для других формул, которые будут рассматриваться далее).

Крутящий момент при сверлении будет образовываться следующими силами (рис.9):

Схема сил, образующих крутящий момент при сверлении

М=МPz+MPzп+МPzтр,

где МРz– момент от сил Рz, действующих на главных режущих кромках;

МРzп– момент от сил Рzп, действующих на поперечной кромке;

МРzтр– момент от сил трения, действующих на вспомогательных режущих кромках.

Большая часть крутящего момента приходится на главные режущие кромки (МРzсоставляет 80%). На долю момента от сил трения приходится 12% и наименьший вклад в крутящий момент вносят силы Рzп(доля МРzпсоставляет 8%).

Эмпирическая формула для определения крутящего момента имеет вид:

,

где См, хм, yми kм– коэффициенты и показатели степени аналогичные как в формуле для определения осевой силы Ро.

Определим крутящий момент исходя из формул для токарной обработки.

Учитывая соотношение моментов от сил резания, можно записать:

М=1,25 МPz=1,25 Pz(D/2).

Подставляя в данное выражение формулу для расчета силы Рzи толщины и ширины срезаемого слоя, получим:

По крутящему моменту рассчитывают на прочность и жесткость шпиндель и детали механизмов привода главного движения станка.

Силы Ру, действующие на обоих главных режущих кромках сверла (рис.10) и направленные на встречу друг другу, теоретически должны уравновешиваться. Однако, вследствие неточности заточки сверла (неодинаковой величине углов и длин главных режущих кромок) силы Руне равны. Неравенство данных сил приводит к “разбиванию” отверстия (увеличению диаметра отверстия по сравнению с диаметром сверла). “Разбивание” отверстия вызывает другую погрешность – увод оси сверла от геометрической оси отверстия.

56 Элементы режимов резания при сверлении и рассверливании.

Элементы резания при сверлении. В процессе образования отверстий на сверлильных станках сверло одновременно совершает вращательное и поступательное движения. При этом режущие кромки сверла срезают тонкие слои металла у неподвижно закрепленной заготовки, образуя стружку, которая, завиваясь и скользя по спиральным канавкам сверла, выходит из обрабатываемого отверстия. Чем быстрее вращается сверло и глубже перемещается вдоль оси за один оборот, тем быстрее осуществляется процесс обработки.

Частота вращения сверла и его диаметр характеризуют скорость резания, а перемещение его вдоль оси за один оборот определяет толщину срезаемой стружки.

Сверло по сравнению с другими режущими инструментами работает в довольно тяжелых условиях, так как при сверлении затрудняется отвод стружки и подвод смазочно-охлаждающей жидкости.

В отличие от резца сверло является не однолезвийным, а многолезвийным режущим инструментом. В процессе резания при сверлении участвуют не только два главных лезвия, но и лезвие перемычки, а также два вспомогательных лезвия, находящихся на направляющих ленточках сверла, что весьма усложняет процесс образования стружки.

В начале обработки передняя поверхность сверла сжимает прилегающие к ней частицы металла. Затем, когда давление, создаваемое сверлом, становится большим, чем силы сцепления частиц металла, происходит их отделение от обрабатываемой поверхности и образование элементов стружки.

При обработке пластичных металлов (сталей) резанием образуются три вида стружки; элементная (скалывания), ступенчатая, сливная, а при обработке малопластичных металлов (чугун, бронза) —стружка надлома. При сверлении образуются два вида стружки: сливная и надлома. Срезаемая стружка значительно изменяет свою форму (увеличивается по толщине и укорачивается по длине). Это явление называется усадкой стружки.t=D/2

Рассверливание позволяет получить более точные отверстия и уменьшить увод сверла от оси детали. При сверлении отверстий большого диаметра (свыше 25-30 мм) усилие подачи может оказаться чрезмерно большим. Поэтому в таких случаях сверление производят в несколько приемов, т. е. отверстие рассверливают. Режимы резания при рассверливании отверстий те же, что и при сверлении.t=(D-d)/2