Факторы влияющие на величину удельных затрат энергии при разрушении ГП резцом. Оптимальный шаг резания.

Рассмотрим схему взаимодействия резца ГП, основные параметры резца и их влияние на эффективность процесса механического разрушения ГП.

Рп

Уплотненное ядро

h

Pр

α

R

δ

γ

v

 

R – равнодействующая сил реакции ГП на резец.

Р_п – сила сопротивления подачи.

h –глубина резания.

Параметры резца: γ – передний угол. α - задний угол. Β – угол заострения. δ – угол резания.

Сила сопротивления резанию зависит от свойств пароды, режимов работы, материала и состояния резца. Для парод начиная с 5 категории сила сопротивления резанию может быть выражена через

F – площадь сечения.

N_p – затраты мощности на резание.

Q – объёмная производительность.

Если умножить числитель и знаменатель в (1)на элементарный путь резания dl

- элементарная работа резания.

- элементарный объём пароды.

Сравнивая между собой выражения (1,2,3) можно увидеть, что удельное сопротивление резанию (1), удельные затраты мощности (2) и удельные затраты энергии (3) тождественны между собой и характеризуют энергетические затраты на разрушение ГП.

Также видно, что удельные энергозатраты на разрушение резанием обратно пропорциональны глубине резания h. Поскольку b(ширина режущей части) равна константе. Из этого следует, что для снижения удельных энергозатрат на разрушение ГП резанием желательно всегда максимальновозможное увеличение площади сечения стружки.

Необходимо отметить, что увеличение глубины резания сдерживается возрастающей при этом нагрузкой на резец, который во избежание поломок не должен превышать его сопротивление разрушению.

Другой путь увеличения поперечного сечения стружки – это выбор рациональной схемы расстановки резцов в плоскости резания. В результате чего также предоставляется возможность для уменьшения энергоемкости разрушения ГП за счет сочетания процессов резания с одновременным скалыванием целика между соседними резцами.

Шаг между соседними бороздками резца (или резцами) должен быть таким, чтобы проявлялся эффект их взаимного влияния достаточный для скалывания гребешков в результате реализации действующих в них сдвиговых напряжений.

 

Гребешок (целик)

h

b

t

S

S=t×h

b- ширина резца.

h – глубин резания ≈ толщина стружки.

t – шаг расстановки резцов в плоскости резания.

S – примерная площадь поперечного сечения стружки снимаемой резцом.

Качественно зависимость удельных затрат энергии на резание от шага расстановки резцов t и глубины резания hдля наиболее хорошо изученных в этом отношение углей, графически может быть представлен:

ер­

t

h1=const

h1< h2<h3

h3=const

h2=const

t1опт

t2опт

t3опт

 

 

Из графиков видно: 1) что значении e_p монотонно снижается с ростом глубины резания. 2) при постоянной глубине резания е_р уменьшается с ростом шага резания t до некоторого значения e_min, характерного для данной глубины резания, а затем несколько увеличивается и в конечном итоге стабилизируется на некотором постоянном уровне значения шага, при котором e_p принимает минимальное значение, называется оптимальным шагом t_опт.

Как показывают исследования процессов резания t_опт зависит от физикомеханических свойств, глубины резания h и ширины резца b.

tопт=b+kh

 

Где к- коэффициент значение которого определяется физикомеханическими свойствами ГП.

 

Определение средней толщины стружки, срезаемой при поступательном перемещении дисковой фрезы.

Дисковая фреза – это многолезвийный режущий инструмент цилиндрической формы у которого ширина режущего лезвия В во много раз < наружного d фрезы << D.

v

O

D

А

hmax

C

B

ω

H

ϕ

b

A

B

C

hmax

ϕk

AB=λ

 

Как видно из схемы, что толщина стружки h снимаемая зубами фрезы при ее повороте на угол контакта ϕ_к является величиной переменной изменяющейся в интервале 0≤h≤h_max.

h_ср зависит от ϕ_к зуба с пародой и от глубины погружения фрезы H.

Рассмотрим треугольник ABC – это поступательное перемещение фрезы за время ее поворота на угол ϕ_к.

BC=h_max λ=υt_ϕк

υ – поступательная скорость фрезы.

t_ϕк- время поворота фрезы на угол ϕ_к.

Рассмотрим треугольник ВОN.