Силы при фрезировании

§ 75. СИЛЫ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

Фрезерование — удаление заданного  на обработку припуска в виде стружки. Процесс образования стружки  состоит из врезания острия зуба в  обрабатываемую заготовку, смещения одних  частиц металла относительно других, образования элементов стружки  и отделения образовавшейся стружки  от обработанной поверхности.  
Основными являются процессы смещения частиц металла и образования элементов стружки, т. е. изменение формы поверхностных слоев металла обрабатываемой заготовки под действием силы, приложенной к зубу фрезы.  
Изменение формы какого-либо тела под действием силы называется деформацией. Если после прекращения действия силы первоначальная форма восстанавливается, деформация называется упругой. Если после прекращения действия силы первоначальная форма не восстанавливается, деформация называется пластической. При резании металлов имеют место главным образом пластические деформации, так как резец, внедряясь в металл под действием приложенной силы, изменяет форму поверхностного слоя металла обрабатываемой заготовки, сдвигая его частицы и превращая их в стружку.  
При фрезеровании затрачивается сила на пластические деформации металла. Величина этой силы зависит от твердости обрабатываемого металла и сечения стружки.  
Кроме того, при фрезеровании затрачивается сила еще на трение сходящей стружки о переднюю поверхность зуба фрезы и на трение задней поверхности зуба фрезы об обработанную поверхность. Величина силы, затрачиваемой на трение, зависит от геометрии режущего инструмента и при правильно выбранных размерах является незначительной.  
От величины силы резания зависит потребная мощность электродвигателя привода станка, прочность силовых узлов станка, размеры оправки и фрезы, конструктивное выполнение зажимных приспособлений.

Рассматривая фрезу в процессе резания, можно установить, что на каждый зуб фрезы, находящийся в  угле контакта ψ, действует своя сила сопротивления срезаемого слоя. На рис. 325, а показаны силы R₁, R₂ и R₃, действующие при фрезеровании против подачи, а на рис. 326, а показаны силы R₁, R₂ и R₃, действующие при фрезеровании по подаче.  
Каждую из этих сил можно разложить на составляющие Р₁, Р₂ и Р₃, действующие тангенциально (по касательной) к зубьям фрезы, и на силы Р_р1, Р_р2 и Р_р3 , действующие по радиусам фрезы.  
На рис. 1 сделано графическое суммирование всех трех составляющих, дающее в результате окружную тангенциальную, или касательную силу Р и радиальную силу Р_р с равнодействующей силой R. Разложим по правилу параллелограмма равнодействующую R на две взаимно перпендикулярные силы — горизонтальную Р_г и вертикальную Р_в.

  2

• Для преодоления силы сопротивления резанию на каждый зуб фрезы должны быть приложены такие же, но противоположно направленные силы реакции с равнодействующими R₁, R₂ и R₃, которые можно разложить на составляющие. На рис. 1 в и 326 в показаны суммарные силы реакции на фрезе, отнесенные к среднему углу контакта ψ/2. Здесь имеются Р — окружная, или тангенциальная, и Р_р — радиальная силы резания, а равно Р_г — горизонтальная и Р_в — вертикальная составляющие силы резания.  
  Рассмотрим влияние составляющих сил резания.  
  1. Окружная, или тангенциальная, сила Р является наиболее важной, так как она производит основную работу резания. По величине силы Р определяют мощность электродвигателя привода станка и рассчитывают на прочность валы, зубчатые колеса и другие звенья привода станка.  
  2. Радиальная сила Р_р представляет то усилие (противодавление), с которым обрабатываемая заготовка стремится оттолкнуть от себя фрезу; эта сила изгибает фрезерную оправку и давит на опоры шпинделя.  
  3. Горизонтальная составляющая силы резания Р_г представляет усилие, которое необходимо приложить к столу станка для осуществления рабочей подачи.  
  При этом при фрезеровании против подачи направление горизонтальной составляющей Р_г противоположно направлению движения стола. Поэтому

3