3. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ПЕРЕДНЮЮ И ЗАДНЮЮ

ПОВЕРХНОСТИ ИНСТРУМЕНТА

  Особенности контакта стружки и поверхности резания с передней и задней поверхностями инструмента оказывают значительное влияние на силы резания и затупление инструмента. Ширина площадки контакта стружки с передней поверхностью инструмента увеличивается с увеличением толщины срезаемого слоя.

Удельные контактные нагрузки на передней поверхности инструмента можно рассчитать по формулам

;  ,

где  и  — удельные касательная и нормальная нагрузки; F и N — касательная и нормальная сила на передней поверхности; f₀ — площадь контакта стружки с передней поверхностью.

            Средний коэффициент трения  можно представить как отношение касательнгой и нормальной удельной силы:

,

откуда .

  Нормальная удельная нагрузка возрастает от нуля в месте отрыва стружки от инструмента до максимума у режущей кромки (рис. III.11). Касательная удельная нагрузка, возрастая от нуля в месте отрыва стружки, резко замедляет свой рост в середине контакта и дальше остается почти постоянной. На длине  – с₁  имеет место упругий контакт, на длине с₁ — пластический.

 На участке с₁  прирезцовый слой стружки тормозится и удельные касательные силы остаются постоянными: const. Тогда const/, т. е. средний коэффициент трения является показателем, зависящим в основном от нормальной удельной нагрузки. При этом с увеличением нормальной удельной силы средний коэффициент трения резко уменьшается.

 Практически при любых условиях резания на части площадки контакта стружки и передней поверхности резца происходит внешнее скольжение. В результате средний коэффициент трения является комплексной характеристикой напряженного состояния нижних слоев стружки и внешнего трения. При этом с увеличением нормальной силы средний коэффициент трения уменьшается.

            Зависимость между силами, действующими на поверхностях инструмента, и внешними силами определяется формулами

                                                               ;                                            (III.15)

                                                              .                                             (III.16)

где R — сила стружкообразования; — сила трения на задней поверхности; — нормальная сила на задней поверхности;  — угол трения на передней поверхности (рис. III.12).

  Сила стружкообразования вычисляется как сумма нормальных и касательных сил, действующих на передней поверхности инструмента, т. е.  или .