Struktura

Silové poměry při procesu řezání, řezná síla a její složky

Silové poměry při procesu řezání, řezná síla a její složky

Obr. 1: Složky síly při soustružení

 

Síla obrábění - je síla, kterou je nástroj vtlačován do obráběného materiálu. Působí v obecném směru a lze ji rozložit do tří navzájem na sebe kolmých směrů. Je to směr posuvu (složka Ff), směr normály k řezné ploše (složka Fp), směr kolmý na oba dva předchozí směry (složka Fc). [4]

 

Fc - je řezná složka síly obrábění defínována jako složka ve směru hlavního pohybu a vyvolává kroutící moment:

Mk = Fc . D  /  2 . 10[Nm]

kde

Fc - je řezná složka síly obrábění [N]

D - je průměr obrobku [mm].

 

Řezná složka je největší a nejdůležitější složkou síly obrábění. Vychází se z ní při výpočtu namáhání nástroje, části stroje sloužící k upínání nástroje a obrobku, pohonu stroje, výkonu na noži a příkonu elektromotoru obráběcího stroje.

 

Výkon potřebný při řezání:

P = Fc . vc  [W]

kde

Fc - je řezná složka síly obrábění [N]

vc  - je řezná rychlost [m.min-1]

 

Pro příkon elektromotoru obráběcího stroje platí:

Pelmot = P + Ppos + Pztrát  [W]

kde

Pelmot  - je výkon elektromotoru stroje [W]

P - je užitečný výkon na pracovním vřeteni [W]

Ppos - je výkon posuvový [W]

Pztrát - je výkon potřebný pro překonání ztrát v převodech stroje [W].

 

Pro výkon potřebný při řezání pak platí:

P = P + Ppos  [W]

 

Účinnost obráběcího stroje je dána vztahem:

η = Puž   /  Pelmot

Účinnost závisí na konstrukci stroje a na použitých otáčkách pracovního vřetene. Pohybuje se v rozmezí  0,75 - 0,90.

 

Fp - je pasivní složka síly obrábění definovaná jako složka ve směru radiálním vzhledem k nástroji nebo obrobku. Je kolmá na směr složky řezné. Snaží se vtlačit nástroj ze záběru s obráběným předmětem, což vede při obrábění štíhlejších a slabších součástí k jejich průhybu a chvění při práci. To má značný vliv na přesnost rozměrů a na geometrický tvar obráběného výrobku, včetně jakosti obrobeného povrchu. Pasivní složka má velký význam z pohledu technologického. Její velikost ovlivňuje konstrukci nástroje i část obráběcího stroje z hlediska tuhosti. [4]

 

Ff - je posuvová složka síly obrábění definovaná jako složka ve směru osy obrobku. Je kolmá na směr složky řezné i pasivní. Její velikost je směrodatná pro dimenzování posuvových mechanismů obráběcího stroje. Tuto složku je třeba brát v úvahu i při výpočtu pevnosti nástroje, některých součástí stroje (např. axiální uložení vřetena stroje) a příkonu potřebného pro posuv nože a to zejména při použití větších posuvů. [4]

 

Při běžné práci za normálních řezných podmínek je poměr velikosti složek Fc , Fp , Ff  při soustružení středně tvrdých ocelí dán vztahem:

Fc : Fp : Ff = 1 : 0,4 : 0,25

F = √Fc2 + Fp2 + Ff2  [N]

nebo

F = √(1.1 ÷ 1.18) . Fc2  [N]

 

Obráběný materiál klade odpor proti vnikání nástroje a oddělování třísky. Tento odpor se projeví složkami působícími na břit nástroje a je nazýván řezným odporem - F´.

- F´  - řezný odpor - je odpor, který klade materiál obrobku proti vnikání nástroje při tvoření a odchodu třísky z místa řezu. Pro výslednou sílu a řezný odpor musí platit podmínka rovnováhy sil:

F = - F´

 

Specifický (měrný) řezný odpor - je definován jako síla potřebná pro odebírání třísky o průřezu 1 mm2.

Ks = F/  S  [N.mm-2]

kde

S - je průřez odřezávané vrstvy [mm2]

To znamená, že pro stanovení řezné složky platí další vztah:

Fc = Ks . S  [N]

 

Složky síly obrábění je možné při obrábění měřit:

  • nepřímým způsobem (např. z výkonu elektromotoru stroje, nebo z kroutícího momentu),
  • přímo (použitím dynamometru různých typů, konstrukcí a provedení).

 

Zdroje

  • [4] - BILÍK, Oldřich. Obrábění I. - 1. díl. 1. vyd. Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2001. ISBN 80-7078-811-9

Obrázky:

  • Obr. 1: BILÍK, Oldřich. Obrábění I. - 1. díl. 1. vyd. Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2001. ISBN 80-7078-811-9

Kontrolní otázka

Tyto otázky jsou vhodné i pro žáky ZŠ

  1. Co je to síla obrábění?
  2. Co je řezný odpor?
  3. Co víte o řezné složce síly?
  4. Co víte o výkonu potřebném pro řezání?

Otázky pro žáky SŠ

  1. Vysvětlete pojem síla obrábění.
  2. Nakreslete silové poměry při procesu řezání.
  3. Jak se rozdělují řezné síly?
  4. Vysvětlete pojem řezný odpor.
  5. Co víte o řezné složce síly? Vysvětlete.
  6. Vysvětlete, co je to výkon potřebný pro řezání.
Logolink