При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца. Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию, а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания. В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают силы, действующие на режущий инструмент. Это силы упругого и пластического деформирования, векторы которых направлены перпендикулярно к передней и главной задней поверхностям инструмента.
Наличие нормальных сил обуславливает возникновение сил трения, направленных по передней и главной задней поверхностям инструмента. Всю указанную систему сил приводят к равнодействующей силе резания R.
Точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки инструмента. Абсолютная величина, точка приложения и направление в пространстве силы R под влиянием ряда факторов (неоднородность структуры и твердости заготовки, непостоянство срезаемого слоя металла и др.) являются переменными. Поэтому для расчетов используют не равнодействующую силу резания R , а ее составляющие, действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям – Рх, Ру, Рz.
Сила РZ –вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Рz определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ, изгибающий момент, действующий на стержень резца, а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.
Сила РY –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силе Ру определяют величину упругого отжатия резца от заготовки, ведут расчет технологической системы на жесткость. Сила Ру стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта, способствует появлению вибраций.
Сила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе Рz рассчитывают механизм подачи станка, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца.
На величину силы резания PZ оказывают влияние следующие факторы: прочностные свойства обрабатываемых материалов; параметры режима резания; углы резца.
Pz = Cp * t^xpz *S^ypz * V^zpz *Kp
Величины коэффициентов и показателей степеней выбираются из справочников для конкретных условий обработки. Аналогичные формулы существуют и для определения сил Ру и Рx. Однако , для упрощения расчета величины Px и Py рекомендуют принимать по следующим соотношениям:
Px = (0,1 … 0,25) * Pz
Py = (0,25… 0,5)* Pz
Крутящий момент на шпинделе станка: Mкр= Pz * D заг / 2*1000
Эффективной мощностью - называют мощность, расходуемую на процесс деформирования и срезания с заготовки слоя металла.
N= Pz*V / 60*1000 Квт
Мощность привода: Nпр = N/ n (кпд)
