Силы, действующие на фрезу

Для прямозубой цилиндрической фрезы суммарную* равнодействующую силу R сопротивления срезаемого слоя можно разложить па следующие силы: касательную Р_z и радиальную Р_у или горизонтальную Р_н и вертикальную Р_v (рис. 243).

Касательная (окружная) сила Р_z создает момент сопротивления резанию:

и изгибает оправку. Момент сопротивления М должен быть преодолен вращающим (крутящим) моментом, развиваемым электродвигателем станка. Таким образом, по силе Р_z рассчитывается механизм главного движения станка и мощность электродвигателя, необходимая для резания.

* От всех зубьев фрезы, одновременно находящихся в работе.

Радиальная сила Р_у оказывает давление на подшипники шпинделя станка и изгибает оправку. Следовательно, оправка фрезы работает на изгиб от двух сил: Р_z и Р_у или от их равнодействующей R. Кроме изгиба, оправка испытывает и деформации кручения от момента сопротивления резанию, а потому полный расчет оправки производится на сложное сопротивление.

По горизонтальной силе Р_H (силе подачи) производится расчет механизма подачи станка, силы закрепления заготовки и деталей приспособления. Сила Р_v прижимает (затягивает) фрезу к заготовке. Сила реакции Р`<sub>v</sub>, действующая на заготовку (справа от точки приложения силы R), направлена вверх. В этом случае она является силой отрыва заготовки от стола, а так как заготовка жестко скреплена со столом, то она является и силой, стремящейся поднять стол. При попутном фрезеровании, наоборот, сила Р<sub>v</sub> будет отжимать фрезу от заготовки, а сила Р`_v прижимать заготовку к столу, а стол — к направляющим станины.

При фрезеровании фрезой с винтовым зубом, кроме сил Р_z, Р_н и Р_v будет действовать осевая сила Р₀ (рис. 244, α), направление которой зависит от направления винтовой канавки фрезы, имеющей угол наклона ω.

Из схемы на рис. 244, б следует, что:

Р₀ = Р_ztgω

Как показали исследования А. М. Розенберга, вдоль зуба действует сила трения Т (рис. 244, б), уменьшающая силу Р₀, а потому сила:

Р₀ =0,28P_ztgω.

В зависимости от направления винтовой канавки фрезы осевая сила Р₀ или сдвигает фрезу от оправки, или прижимает ее к буртику шпинделя (последнее более благоприятно). Сила Р₀ действует также на крепежные приспособления, ходовой винт поперечной подачи станка и его направляющие. Для ликвидации осевой силы применяют набор фрез с различным направлением винтовой канавки (рис. 245). Сила Р_z может быть подсчитана по эмпирическим формулам, приводимым в справочниках по режимам резания.

Но чаще в справочниках приводятся формулы для подсчета мощности N_peз, затрачиваемой на резание, зная которую, можно подсчитать силу:

Для цилиндрической фрезы из быстрорежущей стали Р18 (при γ = +10°, с охлаждением) при обработке стали с σ_в = 75 кгс/мм²:

Мощность, затрачиваемая на движение подачи, не превышает 15% мощности, затрачиваемой на резание. С учетом этого полная расчетная (необходимая) мощность электродвигателя станка:

При определении сил Р_H и Р_v можно воспользоваться следующими соотношениями:

Зная Р_z, Р_H и P_v, легко определить и силу Р_у.