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 F_f), směr normály k řezné ploše (složka F_p), směr kolmý na oba dva předchozí směry (složka F_c). [4]

 

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

M_k = F_c . D  /  2 . 10³  [Nm]

kde

F_c - 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 = F_c . v_c  [W]

kde

F_c - je řezná složka síly obrábění [N]

v_c  - je řezná rychlost [m.min^-1]

 

Pro příkon elektromotoru obráběcího stroje platí:

P_elmot = P_už + P_pos + P_ztrát  [W]

kde

P_elmot  - je výkon elektromotoru stroje [W]

P_už - je užitečný výkon na pracovním vřeteni [W]

P_pos - je výkon posuvový [W]

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

 

Pro výkon potřebný při řezání pak platí:

P = P_už + P_pos  [W]

 

Účinnost obráběcího stroje je dána vztahem:

η = P_už   /  P_elmot

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

 

F_p - 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]

 

F_f - 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 F_c , F_p , F_f  při soustružení středně tvrdých ocelí dán vztahem:

F_c : F_p : F_f = 1 : 0,4 : 0,25

F = √F_c² + F_p² + F_f²  [N]

nebo

F = √(1.1 ÷ 1.18) . F_c²  [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.

K_s = F_c  /  S  [N.mm^-2]

kde

S - je průřez odřezávané vrstvy [mm²]

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

F_c = K_s . 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