skrawanie przy toczeniu.pdf

(1299 KB) Pobierz
cw18
Politechnika Białostocka
ZAMIEJSCOWY WYDZIAŁ MECHANICZNY
W SUWAŁKACH
INSTRUKCJA DO ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH
Temat ćwiczenia:
Pomiar siły skrawania przy toczeniu.
Numer ćwiczenia 7.
Laboratorium z przedmiotu:
TECHNIKI WYTWARZANIA II B
Opracował:
dr in Ŝ . Sergiusz Jakuszewicz
2005
61132032.001.png
1. WPROWADZENIE
Rozkład całkowitej siły skrawania
Realizacja procesu skrawania od strony fizyczno-technologicznej wymaga
wywarcia w układzie narzędzie-przedmiot obrabiany odpowiedni dłuŜej,
przestrzennie usytuowanej siły , która nazywa się całkowit ą sił ą skrawania .
Wartość i kierunek działania tej siły wynikają z istoty fizycznego mechanizmu
procesu oraz aspektów kinematyczno-technologicznych, głównie kierunków
ruchów skrawania, stereometrii ostrza narzędzia, właściwości obrabianego
materiału i rodzaju operacji technologicznej.
Całkowitą siłę skrawania rozkłada się na składowe rozwaŜane jako:
♦ składowe geometryczne uzyskiwane z wektorowego rozkładu siły F w
kierunkach osi wybranych układów współrzędnych (narzędzia, obrabiarki,
przedmiotu obrabianego);
♦ składowe fizyczne związane ze specyficznym i oddziaływaniami fizycznymi
na powierzchniach narzędzia, działające równocześnie.
W pierwszym przypadku składowym całkowitej siły skrawania nadaje się
odpowiednie indeksy w następującym porządku:
W odniesieniu do rzutowania na kierunki równoległe lub prostopadłe do
ruchów skrawania ustala się (rys. 1):
c – dla kierunku ruchu głównego (
_
),
J
c
f – dla kierunku ruchu posuwowego ( f
_
J
),
e – dla kierunku wypadkowego ruchu skrawania ( e
_
J
),
_
J , (płaszczyzny P fe ),
N – dodatkowy indeks informujący o prostopadłości danego kierunku
rzutowania do innego kierunku, linii lub płaszczyzny.
W odniesieniu do rzutowania na krawędzie przecięcia płaszczyzn układu
odniesienia i powierzchni ostrza narzędzia. Pierwszy indeks odnosi się wtedy do
płaszczyzny (np. o , n , f ), drugi do powierzchni (α, γ). Dla tak przyjętej notacji
siła F n γ będzie równoległa do krawędzi przecięcia płaszczyzny normalnej P n z
powierzchnią natarcia A γ . MoŜliwe jest łączenie niektórych indeksów z
pierwszej i drugiej grupy. Na przykład siła F γ N ma dodatkowy indeks dolny (N)
informujący o jej prostopadłości do powierzchni natarcia A γ . Przez analogię do
indeksów c , f i e wprowadza się indeksy sh i ch pochodzące od angielskich
określeń poślizgu (shear) i wióra (chip), które odnoszą składowe siły F do
kierunków charakterystycznych prędkości poślizgu sh
_
i f
J
c
J i ruchu wióra c J . Ten
sposób indeksowania jest stosowany do identyfikacji składowych siły skrawania
w obszarze tworzenia wióra.
2
p – dla kierunku prostopadłego do
Rys.1. Rozkład całkowitej siły skrawania dla przypadku wzdłuŜnego toczenia
powierzchni walcowej.
Rozkład całkowitej siły skrawania na kierunki ruchów skrawania i na
kierunki do nich prostopadłe przedstawiono na rys. 1. W ortogonalnym układzie
współrzędnych c-f-p dokonuje się podstawowego rozkładu geometrycznego wg
zaleŜności:
_
_
_
_
F
=
F
+
F
+
F
gdzie: F c – rzut siły całkowitej na kierunek ruchu głównego (siła skrawania), F f
– rzut siły całkowitej na kierunek ruchu posuwowego (siła posuwowa), F p – rzut
siły całkowitej na kierunek prostopadły do płaszczyzny P fe (siła odporowa).
Często siłę F c nazywa się składową obwodową, styczną lub główną siły
całkowitej (wypadkowej) F .
Geometryczną sumą składowych F c i F f jest siła czynna F a działająca w
płaszczyźnie P fe .
c
f
p
Rozkład sił w strefie po ś lizgu i na powierzchni natarcia
Wyznaczenie wartości całkowitej siły skrawania dla płaskiego stanu
odkształcenia umoŜliwia, dla znanej geometrii strefy tworzenia wióra,
określenie średnich wartości sił działających na płaszczyźnie poślizgu i na
powierzchni natarcia ostrza.
3
61132032.002.png
Rys.2. Rozkład sił w strefie tworzenia wióra dla skrawania ortogonalnego.
Zgodnie z rys. 2 rozkład siły czynnej F a , zwanej w tym przypadku siłą tworzenia
wióra, jest dokonywany na podstawie tzw. koła Merchanta . Siła F a , w
odpowiedniej skali równa się średnicy okręgu, jest rozkładana na dwie
wzajemnie prostopadłe składowe, z których jedna F sh działa wzdłuŜ płaszczyzny
poślizgu, a druga F shN jest do niej prostopadła. MoŜna więc zapisać, Ŝe:
_
_
_
F
'
'
=
F
=
F
sh
+
F
shN
Wypadkową siłę F’ działającą na powierzchni natarcia przyjmuje się równą
(lecz przeciwnie skierowaną) sile F’’. Tu z kolei rozwaŜa się składowa F γ
działającą wzdłuŜ powierzchni natarcia A γ (zwaną siłą tarcia) i prostopadłą do
niej sile F γ N . Oczywistym uproszczeniem takiego modelu mechanistycznego jest
pominięcie sił działających na powierzchni przyłoŜenia, które często nie moŜe
być akceptowane. Geometryczną sumę sił działających na powierzchni natarcia
ujmuje równanie:
_
_
_
_
F
=
F
a
=
F
g
+
F
g
N
Kąt utworzony przez kierunki sił F a i F γ N jest średnim kątem tarcia wióra o
powierzchnię natarcia Θ, a tangens tego kąta określa średni współczynnik tarcia
wióra o powierzchnię natarcia γ . Tak więc
F
m
=
tg
Q
=
g
F
g
N
4
61132032.003.png
Często przyjmuje się, Ŝe γ = . Jeśli uwzględni się geometrię strefy poślizgu i
tarcia na styku wiór-ostrze, to równanie dla składowych siły tworzenia wióra
moŜna zapisać następująco:
F
g
=
F
sinΘ
F
g
N
=
F
cos
Q
Dla znanej wartości siły skrawania F c równania te moŜna zapisać w innej,
bardziej przydatnej postaci:
F
=
F
sin
Q
g
cos(
Q
-
g
)
0
cos
Q
F
=
F
g
N
cos(
Q
-
g
)
0
Wzór na średni współczynnik tarcia ma następującą postać:
F
sin
g
0
+
F
f
cos
g
0
m
=
F
cos
g
-
F
sin
g
0
f
0
Metody oszacowania sił na powierzchni przyło Ŝ enia ostrza
Badania doświadczalne wykazały, Ŝe w takich przypadkach, jak:
skrawanie z małymi grubościami warstwy skrawanej, skrawanie materiałów o
duŜej spręŜystości (duŜym module spręŜystości wzdłuŜnej) i przy zwiększeniu
zuŜycia ostrza od strony powierzchni przyłoŜenia w zaleŜnościach na składowe
całkowitej siły skrawania naleŜy uwzględnić siły cząstkowe działające na
powierzchni natarcia i przyłoŜenia.
Rys.3. Schemat kontaktu powierzchni przyłoŜenia z materiałem obrabianym.
W ogólnym przypadku (rys. 3) kontakt powierzchni przyłoŜenia z
materiałem obrabianym obejmuje trzy odcinki: odcinek łukowy OB strefie
zaokrąglenia krawędzi skrawającej, płaską część strefy zuŜycia o długości BC
równa w przybliŜeniu VB B oraz niewielki odcinek CD płaskiej (wyjściowej)
powierzchni pochylonej pod kątem α 0 . Jeśli promień zaokrąglenia krawędzi
5
61132032.004.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin