Факторы, влияющие на эффективность низкой силы резания фрезерного станка с ЧПУ

При резке металла на фрезерном станке с ЧПУ сила, необходимая инструменту для врезания в заготовку для деформации материала заготовки в стружку, называется силой резания. Сила резания является важной основой для расчета мощности резания, проектирования инструментов, станков и приспособлений для станков, а также определения параметров резания. В автоматизированном производстве силу резания также можно использовать для контроля процесса резания и рабочего состояния инструмента.

Сила резания и мощность резания фрезерного станка с ЧПУ

1. Источник силы резания фрезерного станка с ЧПУ.

Источником силы резания, с одной стороны, является сопротивление, создаваемое упругой деформацией и пластической деформацией в процессе стружкообразования; с другой стороны, это сопротивление трения между стружкой и передней поверхностью инструмента и сопротивление трения между заготовкой и боковой поверхностью инструмента.

2. Сила резания и разложение.

Суммарная сила резания F при резании является пространственной силой. Чтобы облегчить измерения и расчеты для удовлетворения потребностей станков, приспособлений, проектирования инструментов и анализа процессов, F часто разлагается на три взаимно перпендикулярные составляющие силы резания Fc, Fp и Ff.

(1) Основная сила резания Fc является проекцией общей силы резания F в направлении основного движения, и ее направление перпендикулярно базовой поверхности. Fc является важной основой для мощности компьютерной платформы, прочности инструмента, конструкции приспособления и выбора параметров резки. Fc можно рассчитать по эмпирической формуле или по единице силы резания kc (единица измерения Н/мм):Fc=kcAD=kchDbD=kcapf.

(2) Противодействующая сила Fp представляет собой составляющую силы общей силы резания F, перпендикулярную направлению подачи. Это основной фактор, влияющий на деформацию заготовки и вызывающий вибрацию системы.

(3) Сила подачи Ff представляет собой режущую составляющую силы общей силы резания F в направлении движения подачи. Это основная основа для проектирования и проверки механизма подачи станка и мощности подачи станины компьютера.

Сила резания представляет собой суммарную силу резания F, разложенную на Fc и FD, FD разложенную на Fp и Ff, их соотношение Ff=FDsinkr; Fp=FDcoskr.

3. Режущая мощность фрезерного станка с ЧПУ.

Мощность резания относится к мощности, рассеиваемой силой резания в процессе резания, выраженной в pm, и единицей измерения является кВт. При токарной обработке внешнего круга она представляет собой сумму основной силы резания Fc и потребляемой мощности силы подачи Ff. Так как потребляемая мощность силы подачи Ff очень мала (всего 1%5%), то расходом мощности общего Ff можно пренебречь, а Fp не совершает работы, поэтому получаем формулу Pm=Fcυc×10, где Fc – главная сила резания (Н); υc — скорость резания (м/с).

Учитывая КПД трансмиссии станка, мощность двигателя PE станка может быть получена из мощности резания Pm, то есть PE≥Pm/, где КПД трансмиссии станка обычно составляет от 0,75 до 0,85.

Основные факторы, влияющие на силу резания фрезерного станка с ЧПУ

1. Влияние материала заготовки на фрезерный станок с ЧПУ.

Чем выше прочность и твердость материала заготовки, хотя деформация резания немного снижается, но общая сила резания все равно увеличивается. Для материалов с одинаковой прочностью и твердостью при обработке пластичность велика, а коэффициент трения с инструментом также велик, поэтому сила резания увеличивается; для хрупких материалов из-за небольшой пластической деформации трение между стружкой и передней поверхностью инструмента мало, поэтому сила резания мала

2. Влияние количества реза на фрезерном станке с ЧПУ

(1) Величина ap и величина подачи f заднего ножа.

Когда f и ap увеличиваются, площадь резания увеличивается, а также увеличивается основная сила резания, но степень их влияния различна. При токарной обработке при удвоении ар основная сила резания увеличивается примерно вдвое; когда f удваивается, основная сила резания увеличивается только на 68–86 %. Следовательно, в процессе резания, если учитывать основную силу резания и мощность резания, более выгодно увеличить скорость подачи, чем увеличить величину обратного резания.

(2) Скорость резания υc.

Кривая влияния скорости резания на силу резания при обработке стали 45 (ap=4 мм, f=0,3 мм/об) токарным резцом из цементированного карбида YT15. При резке пластмассовых металлов в области нароста кромки рост нароста может увеличить фактический передний угол инструмента, уменьшить деформацию стружки и уменьшить силу резания; и наоборот, уменьшение нароста увеличивает силу резания. При отсутствии нароста с увеличением скорости резания υc температура резания увеличивается, трение передней поверхности уменьшается, деформация уменьшается, а сила резания уменьшается. Поэтому высокоскоростная резка часто используется в производстве для повышения производительности. При резании хрупких металлов υc увеличивается, а сила резания несколько уменьшается.

3. Влияние геометрических параметров фрезерных станков с ЧПУ

(1) Передний угол.

Передний угол оказывает наибольшее влияние на силу резания. При резке пластмассовых металлов передний угол увеличивается, что может уменьшить деформацию экструзии и трение разрезаемого материала, плавное удаление стружки и уменьшить общую силу резания; при резке хрупких металлов передний угол не влияет на силу резания. очевидно.

(2) Отрицательная фаска.

Шлифование отрицательной фаски на острой режущей кромке позволяет увеличить прочность кромки, тем самым увеличивая срок службы инструмента, но при этом увеличивается деформация разрезаемого металла, что увеличивает силу резания.

(3) Входной угол.

Влияние угла в плане на силу резания в основном связано с изменением толщины резания и длины кривой дуги при вершине, что влияет на деформацию, тем самым влияя на силу резания. Угол в плане оказывает небольшое влияние на основную силу резания Fc, но существенно влияет на соотношение противодействующей силы Fp и силы подачи Ff. F’D — это обратная нагрузка заготовки на инструмент. Поскольку F’p=F’Dcoskr, F’f=F’dsinkr, увеличение угла в плане kr увеличит усилие подачи F’f, а обратное усилие F’p уменьшится. При токарной обработке тонких заготовок можно выбрать больший угол в плане, чтобы уменьшить или предотвратить изгибающую деформацию заготовки.

4. Влияние других факторов.

Трение между инструментом и материалом заготовки

При одинаковых условиях резания инструменты из быстрорежущей стали обладают наибольшей силой резания, за ними следуют инструменты из карбида, а инструменты из керамики наименьшие. Использование смазочно-охлаждающей жидкости в процессе резания может снизить силу резания, и чем выше смазывающая способность смазочно-охлаждающей жидкости, тем значительнее снижение силы резания. Чем больше износ задней поверхности инструмента, тем больше трение и сила резания.