Динамічна характеристика різання

Динамічна характеристика різання як елемента динамічної системи верстата являє собою залежність сили різання від відносного зміщення заготовки та інструмента, яке обумовлює цю силу.

Використовуючи цю характеристику, можна розрахунком визначити вплив режимів різання, геометрії інструменту і оброблюваного матеріалу на динамічні процеси, що проходять в верстатах і, зокрема, на умови виникнення автоколивань при різанні.

Динамічна характеристика процесу різання може бути побудована тільки для умов, коли процес різання є власно сталим, тобто для умов утворення зливної стружки.

Розглянемо, згідно В.О. Кудінову, лінійні зміщення в напрямку трьох осей координат XYZ при вільному прямокутному різанні (рис. 8.8).

Рисунок 8.8 – Схема зони різання при утворенні зливної стружки

Зміщення по нормалі до поверхні різання (в напрямку осі Y) викликає зміну: товщини a шару, що видаляється; швидкості ковзання стружки по передній поверхні різця; переднього кута, а також заднього кута.

Зміщення по дотичній до поверхні різання в напрямку швидкості різання (по осі Z ) викликає зміну швидкості різання.

Зміщення по дотичній до поверхні різання (по осі X) викликає зміну швидкості різання і швидкості переміщення стружки по передній поверхні стружки, але, як показує практика, мало впливає на силу різання і може не враховуватись.

Для названих відносних зміщень динамічна характеристика процесу різання, з урахуванням сил на передній і задній поверхнях леза, має вигляд:

,

де K_p – коефіцієнт різання, K_p = K b;

T_ag – величина, що визначається за формулою T_ag =T_a – T_g;

T_ap – величина, що визначається за формулою T_ap = ;

b – ширина зрізу;

p – символ диференціювання;

y – переміщення в напрямку осі Y.

В свою чергу:

T_р – постійна часу стружкоутворення

;

T_g – постійна часу переднього кута

;

T_a – постійна часу заднього кута

.

В наведених формулах постійних часу стружкоутворення, переднього та заднього кутів:

m – безрозмірна координата, що визначає положення сили, яка діє на умовній площині зсуву;

n – безрозмірна координата, що визначає положення сили, яка діє на передній поверхні різця;

a₀ – деяке задане значення товщини зрізу, від якого розглядається зміна товщини стружки;

K_L0 – деяке задане значення коефіцієнту укорочення стружки;

V – швидкість різання;

K_g – коефіцієнт;

H_a – коефіцієнт пропорціональності;

K – питома сила різання, тобто сила, яка діє на одиниці площі поперечного перерізу шару, що зрізається;

h – висота фаски на задній поверхні різця.

Було встановлено, що для умов, які охоплюють область низькочастотних автоколивань (0 < f <10 Гц), вплив змінювання переднього і заднього кутів незначний. Одначе при обробленні з малим зсаджуванням матеріалів, що мають невелику пластичність, а також в області високих частот вплив змінювання переднього кута стає суттєвим. Вплив заднього кута також збільшується по мірі затуплення інструменту. І те і друге приводить до збільшення постійних часу переднього і заднього кутів.

Використання поняття постійної часу стружкоутворення є дуже суттєвим в динамічній оцінці процесу різання. Воно встановлює прямий зв’язок з величиною укорочення стружки і зворотну залежність від швидкості різання, враховує вплив властивостей оброблюваного матеріалу, режимів оброблення і геометрії інструменту на умови виникнення автоколивань та динамічні процеси різання.