Силы резания при зубодолблении профильны моментопередающих соединений.

Силы резания являются основным параметром процесса обработки изделий с периодическими профилями, определяющим качество нарезаемых изделий и стойкость режущего инструмента. Зная силы, резания можно рассчитать и обоснованно выбрать режущий инструмент, приспособления, а также мощность, затрачиваемую на резание или рациональный режим работы станка.

При изучении процессов, происходящих при резании, основной задачей является определение степени влияния различных факторов на составляющие сил резания. Большинство методик применяют математический аппарат прогнозирования сил резания для инструмента с прямолинейными режущими кромками и кинематически простыми движениями.

Для прогнозирования сил резания целесообразно использовать универсальный подход, заключающийся в математическом отображении схемы резания с последующим определением кинематических параметров режущей части долбяков и толщин снимаемого слоя, являющихся основой прогнозирования сил резания, точности обработки деталей и качества формируемой поверхности.

Сила резания, действующая на каждом зубе долбяка, раскладывается на составляющие силы: Р_z- вертикальную составляющую, направленную параллельно оси долбяка и заготовки, Р_y- радиальную составляющую, направленную по межосевому перпендикуляру, Р_x- окружную составляющую, действующая нормально межосевому перпендикуляру.

В большинстве случаев исследования процесса зубодолбления проводились, как правило, при обработке колес с внутренними зубьями эвольвентного профиля. Поэтому в нашем случае предложена обобщенная методика определения динамических характеристик процесса зубодолбления профильных моентопередающих соединений РК- и К- профиля, которая заключается в определении удельных сил на единицу длины режущего лезвия и последующем суммировании их по всем режущим кромкам, участвующим в резании.

Для определения удельной силы резания ΔР (Н/мм) применяются следующие расчетные зависимости, полученные экспериментально:

В диапазоне толщин срезаемого слоя от 0,01 до 0,5 мм, передних углов - от -0,0175 рад до 0,0349 рад и задних углов – от 0,873 10² рад до 0,0524 рад:

(2.12)

где а - толщина срезаемого слоя,

- передний угол долбяка,

- кинематическое изменение переднего угла,

- задний угол,

- кинематическое изменение заднего угла,

и - обобщенные поправочные коэффициенты, равные произведению коэффициентов К_М, К_СОЖ, К_h и К_V, учитывающие влияние следующих факторов: К_М- материала; К_СОЖ- СОЖ; К_h- износа инструмента; К_V- скорости резания.

В диапазоне толщин срезаемых слоев от 0 до 0,01:

(2.13)

Суммируя произведения удельной силы, возникающие на элементарном участке режущего лезвия, на этот участок, получим:

(2.14)

где - коэффициент, учитывающий сложность формирования стружки;

Для получения составляющих сил резания P_y и P_x необходимо спроектировать силы, действующие на элементарные участки лезвия (рисунок 2.5) соответственно на направление межосевого перпендикуляра О₁О (ось Y) и направление, нормальное ему (ось X).

Рисунок 2.5. Определение составляющих резания.

Силы, действующие на режущие лезвия, определяются по формулам [3]:

(2.15)

(2.16)

где Ф – угол положения зуба долбяка относительно межосевого расстояния;

- угол между радиус-вектором точки бокового режущего лезвия долбяка и линией симметрии зуба;

Используя зависимости (2.12) - (2.16), можно найти составляющие силы резания в любой момент работы зуба долбяка при нарезании впадины колеса для любых начальных параметров - профиля зуба, подачи, чисел зубьев колеса и долбяка. При этом предусматривается визуализация изменения значений сил, действующих на каждое режущее лезвие, как одного зуба долбяка, так и для всех зубьев, находящихся в резании.