Методическая разработка урока по ПМ 02. МДК02. 01. » Технология обработки на МРС» Тема № 15. Силы, действующие на резец

Методическая разработка урока по ПМ 02.МДК02.01.»Технология обработки на МРС»

Тема № 15. Силы, действующие на резец.

Ход урока.

1. Организационно - мотивационный этап - 8 мин.

1.1. Мотивация - (Презентация №1).

1.1.Предварительное определение уровня знаний обучающихся -

(Лист с заданием 15) .

2. Организация самостоятельной деятельности обучающихся по основным вопросам темы- 62мин.

( Учебный материал № 15 , лист с заданием 15.1.»Закрепляющие вопросы и задания»).

2.1.Силы, действующие на резец при точении.

2.2.Действие силы резания на деталь, инструмент, станок.

2.3.Определение силы резания.

2.4.Факторы, влияющие на силу резания.

2.5. Измерение сил, действующих на резец.

3. Подведение итогов учебной деятельности - 10 мин.

3.1.Проверка степени усвоения изученной информации (лист с заданием 15.2.).

3.2.Оценка учебного занятия (дневник урока).

3.3.Домашнее задание.

Технические средства:

Интерактивная доска, ноутбук, слайды.

Лист с заданием 15.

Предварительное определение уровня знаний.

1. Что такое глубина резания, подача, скорость резания?

2. В зависимости от чего и как выбирают скорость резания?

3. Всегда ли режимы резания лимитируются только режущими способностями

резца?

4. Какой материал легче обработать: сталь или алюминий?

Лист с заданием 15.1.

Закрепляющий материал.

Письменно ответьте на вопросы; используя учебный материал, слайды и рис.16.

1. Из каких сил складывается сила сопротивления резанию?

2. На какие составляющие разделяется сила сопротивления резанию, каково их соотношение?

3. Какое действие на инструмент, заготовку и станок оказывают осевая, радиальная и вертикальная силы?

4. Каким образом по величине и направлению можно определить суммарную силу сопротивления резанию?

5. Определите силы Р_х и Р_у , если сила Р _z= 100 кгс. Величина главного угла у резца составляет 45.

6. Почему для обтачивания нежестких заготовок применяются проходные упорные резцы?

7. Нарисуйте составляющие сил резания при обработке деталей проходным прямым резцом с углами φ = 60 и φ₁ =10

8. Напишите эмпирическую формулу для определения силы резания и объясните, что обозначают показатели степени:

9. Дайте определение удельного давления и объясните, что понимается под коэффициентом резания?

10. Перечислите важнейшие факторы, влияющие на силу резания:

11. Как называются приборы для измерения силы резания и каких видов они бывают?

Лист с заданием 15.2.

Проверка степени усвоения материала.

Письменно ответьте на вопросы:

1.Как изменяется сила резания в зависимости от изменения:

- подачи - _______________

- глубины резания - __________

- скорости резания - _________

2. Укажите, уменьшится или увеличится сила резания:

при увеличении переднего угла ________________

при использовании СОЖ _______________________________

2. Определите силу резания, если обработка осуществляется с глубиной резания

3 мм, подачей 0,2 мм/об; коэффициент резания 200 кгс/мм² .

Дано: ____________________________________________________________

Найти: __________________________________________________________

Решение:_________________________________________________________

Учебный материал 15.

Силы, действующие на резец.

В процессе обработки материала резанием режущий инструмент испытывает силу сопротивления резанию. Эта сила складывается из:

• силы сопротивления срезаемого слоя материала;

• силы сопротивления стружки завиванию;

• силы трения на рабочих поверхностях инструмента. Система сил, действующих при обработке металлов резанием, может быть приведена к единой равнодействующей силе. Однако для решения практических задач не обязательно знать величину этой силы, важное значение имеют её составляющие:

  1. Вертикальная составляющая, или сила резания P_z ,действует вертикально вниз, т.е. лежит в плоскости резания. Сила резания Р_z стремится согнуть, сломать резец, поэтому расчет резца на прочность ведут по силе Р_z .

  2. Первая горизонтальная составляющая - осевая сила, или сила подачи P_x направлена в сторону, противоположную направлению подачи, и препятствует движению подачи. По этой силе рассчитывают механизм подачи станка.

  3. Вторая горизонтальная составляющая, или радиальная сила Р_у направлена вдоль оси резца, стремится отжать резец от заготовки и воспринимается болтами резцедержателя.

Если заготовка нежесткая (длинный валик), то действие силы Р_у может вызвать прогиб, и наружная поверхность получится не цилиндрической, а бочкообразной.

По силе Р_у рассчитывают жесткость крепления заготовки и устанавливают, необходима ли установка люнета. Силы Р_z , Р_х и Р_увзаимно перпендикулярны. Суммарная сила сопротивления резанию Р является их геометрической суммой: по величине и направлению она равна диагонали прямоугольного параллелепипеда, построенного на этих силах как на сторонах: Р =Р²_z + Р²_у+ Р²_х кГ.

Наибольшую величину имеет сила Р_z и на ее преодоление расходуется наибольшая мощность. Между тремя составляющими силы резания существует примерно следующее соотношение: Р_z : Р_у : Р_х = 1 : 0,4 : 0,25

Соотношение сил Р_у и Р_х зависит от величины главного угла в плане φ: чем больше φ , тем меньше Р_у. При φ = 45^◦, Р_у = Р_х. Упорные проходные резцы с углом φ = 90^˚ работают, не создавая отжимающей силы Р _у , поэтому их применяют для обтачивания нежестких заготовок. Сила резания Р в большинстве случаев примерно на 10 % больше составляющей P_z. Это позволяет многие практические расчеты производить не по силе Р, а по составляющей P_z.

Определение силы резания Р _z.

Способы определения Рz, Ру, Рх могут быть теоретическими и экспериментальными, определяемыми с помощью специальных динамометров.

Сила резания Р_z зависит в первую очередь от обрабатываемого материала: чем тверже обрабатываемый материал, чем выше его механическая прочность - тем выше сопротивление резанию, тем больше сила резания. На силу резания влияет также площадь среза F = t s мм ², т.е. глубина резания t и подача s.

В первом приближении формулу для определения силы резания можно записать в следующем виде: Р_z = К F = К ts кГ, где К -коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.Однако, как показывают исследования, глубина резания и подача неодинаково влияют на силу резания: влияние подачи несколько меньше, чем влияние глубины резания. Математически это выражается дробным показателем степени при подаче

Р_z = С_р t s ^0,75 кГ.

Физически меньшее влияние подачи на силу резания, чем глубины резания, объясняется тем, что с увеличением подачи увеличивающаяся толщина стружки делает ее более жесткой, менее подверженной завиванию: на завивание стружки расходуется меньше силы, прикладываемой со стороны передней поверхности резца к срезаемому слою.

Если увеличить глубину резания - t в два раза, то сила резания Р_z также увеличится в два раза, а если увеличить подачу - s в два раза, то сила резания увеличится в 2 ^0,75 раза, т.е. в 1,68 раза (на 68%). Отсюда следует важный Закон резания: для уменьшения расходуемой мощности при неизменной производительности резца следует, увеличит подачу, соответственно уменьшив глубину резания.

Еще более точно силу резания Р_z можно определить, учитывая конкретные условия резания, т.е. введя в формулу некоторые поправочные коэффициенты:

Р_z = С_р ts ^{0, 75} К_мК_γ К_сож кГ , где К_м - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого металла.

Чем выше предел прочности σ _в или твердость НВ обрабатываемого металла, тем больше сопротивление резанию он оказывает: растет так называемое

удельное давление резания, т.е. сила сопротивления резанию, приходящаяся на 1 мм ² сечения стружки. С увеличением предела прочности и твердости увеличивается и поправочный коэффициент К_м.

К_γ - коэффициент, зависящий от переднего угла резца. Чем больше передний угол, тем легче условия схода стружки, уменьшается ее деформация, поэтому с увеличением переднего угла коэффициент К_γ уменьшается. При работе с отрицательными передними углами стружка круто загибается, ее деформация вызывает дополнительные сопротивления и сила Р_z увеличивается, что отражается увеличением коэффициента К_γ . К_сож - коэффициент, зависящий от свойств СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости). Чем лучше смазывающие свойства жидкости, тем меньше трение на

рабочих поверхностях резца, тем меньше сила резания Р_z .

Основные факторы, влияющие на силу резания.

В процессе резания на силы P_z, Р_у и Р_х влияют:

- обрабатываемый металл;

- глубина резания;

- подача;

- передний угол резца;

- главный угол резца в плане;

- радиус скругления при вершине резца;

- смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ);

- скорость резания;

- износ резца.

Физико-механические свойства обрабатываемого металла оказывают большое влияние на силы резания. Чем больше предел прочности при растяжении σ_в и твердость обрабатываемого металла, тем больше силы P_z, Р_у и Р_{х. .}

Увеличение глубины резания и подачи приводит к увеличению силы резания, затрачиваемой на образование стружки, причем глубина резания больше влияет на силу резания, чем подача.

Чем меньше передний угол γ или чем больше угол резания б- тем больше сила резания.

При увеличении главного угла в плане φ сила Р_у резко уменьшается, а сила Р_хувеличивается. Для твердосплавных резцов при увеличении φ от 60 до 90°, сила P_z практически остается постоянной. При увеличении радиуса скругления режущих кромок при вершине резца силы P_z и Р_у возрастают, а Р_хуменьшается.

Смазочно-охлаждающие технические среды (СОТС) уменьшают силу P_z при тонких срезах, при увеличении толщины среза и скорости резания эффект от применения СОЖ уменьшается.

Увеличение скорости резания от 50 до 400-500 м/мин приводит к эффективному уменьшению силы P_z, при скорости V > 500 м/мин уменьшение P_z незначительно.

Возрастание износа по задней поверхности резца незначительно увеличивает Р_у и Р_х.

Сила резания зависит от материала режущей части резца. При обработке твердосплавными резцами силы резания несколько меньше, чем резцами из быстрорежущей стали.

Измерение сил, действующих на резец.

С целью установления влияния геометрии резца, режимов резания, механических свойств обрабатываемого металла, эффективности СОЖ и других факторов на силы P_z , Р_х и Р_у производят непосредственно измерения этих сил с помощью динамометра. Динамометр устанавливают на суппорте станка и в нем, как в резцедержателе, закрепляют резец, которым ведут обточку.

Динамометры бывают гидравлические, электрические и упрощенные (механические). Упрощенный динамометр для определения силы Р_zв производственных условиях показан на рисунке 5. В передней части корпуса (1) находится брус (2) квадратного сечения с державкой(3), в которой закрепляют резец (4).

На втором конце корпуса в цилиндрическом отверстии движется стержень (6).

На корпусе укреплен индикатор (5), наконечник которого упирается в стержень (6), а стержень - в планку (7), приваренную к державке (3). Под действием силы резания Р_z резец наклоняется вниз, закручивая брус (2). Противоположный конец планки (7), поднимаясь вверх, толкает стержень (6) и через него - штифт индикатора. Перемещение стрелки индикатора пропорционально деформации бруса, а следовательно, и силе резания Рz.

Дневник урока

Тема: «Силы, действующие на резец»

Чтобы зафиксировать, насколько успешно прошло занятие, предлагаю

Вам записать каждую деталь вашей работы в течение урока

Если довольны, удовлетворены или разочарованы тем, как прошел урок и ничего

не хотите добавить, то отметьте галочкой в соответствующей клеточке.

Группа №_____________

Название модуля МДК02.01.«Технология обработки на МРС»

Довольны

Удовлетворены

Разочарованы

Комментарии

Были ли учебные материалы, которые вы использовали, полезны?

Насколько успешно сделана подборка учебного материала?

Насколько понятно сформулированы задания и вопросы?

Как педагог реагировал на ваши вопросы?

Насколько были полезны технические средства, слайды?

Какова в целом ваша оценка данного урока?

В этом месте Вы можете сделать любые пометки по уроку:____________________________________________________

_________________________________________________________________________