Методологія аналітичного визначення сили різання та напруження різання, умови їх зменшення

Abstract

Метою дослідження є аналітичне визначення сили різання та напруження різання лезовими інструментами та умов їх зменшення на основі наукових положень опору матеріалів щодо методів розрахунку елементів конструкцій на міцність. Для цього аналітично встановлено максимальне тангенціальне напруження, що виникає в умовній площині зсуву оброблюваного матеріалу під дією сили різання, яка залежить від умов тертя стружки, що утворюється, із передньою поверхнею різального інструменту. За умови досягнення в зоні різання тангенціальними та нормальними напруженнями меж міцності на зсув і стиск оброблюваного матеріалу, аналітично визначено силу різання, її тангенціальну і радіальну складові, умовне напруження різання (енергоємність обробки), коефіцієнт різання. Розрахунками встановлено, що основною умовою зменшення сили різання та умовного напруження різання є збільшення умовного кута зсуву оброблюваного матеріалу, який змінюється в межах 0…45о. Це досягається через зменшення коефіцієнта тертя в зоні різання, збільшення позитивного переднього кута різального інструменту. Розрахунками також встановлено, що традиційно застосовуваний параметр – коефіцієнт усадки стружки, який може змінюватися в межах 1…8, дорівнює відношенню умовного напруження різання та межі міцності на стиск оброблюваного матеріалу. За даними експериментальних досліджень, розходження цих величин знаходиться в межах 10%, що вказує на достовірність отриманих в роботі теоретичних рішень та можливість їх практичного застосування. Це дозволяє аналітично визначити силу різання і умовне напруження різання (енергоємність обробки) та науково обґрунтовано підходити до вибору основних напрямів їх зменшення, що має важливе значення під час розроблення прогресивних технологічних процесів обробки матеріалів різанням сучасними різальними інструментами на металорізальних верстатах із числовим програмним управлінням типу "обробний центр".