Components of the cutting force and their specific values at different feeds in rotational turning

Abstract

The alteration of the cutting force is studied by the increase of the feed in rotational turning. The time course of the cutting force components is analysed by experiments done with different edge-geometrical tools, and the specific cutting forces are calculated. One of the findings is the possibility to effectively lower the passive force acting on the cutting tool by the application of rotational turning.

У статті досліджується зміна сили різання при збільшенні подачі в процесі ротаційного точіння. Динаміка зміни складових сили різання аналізується за допомогою експериментів, проведених різними інструментами з різною геометрією різальних крайок і розраховуються питомі сили різання. Одним з відкриттів є можливість ефективного зниження пасивної сили, що діє на ріжучий інструмент, за допомогою ротаційного точіння. В ході експериментів на обробному центрі Perfect-Jet MCV-M8 були реалізовані характерні для даного процесу руху. Експериментальна заготівля зажималась в шпинделі фрезерного верстата, обертання якого забезпечувало типове обертальний рух токарного оброблення. Ріжучий інструмент був закріплений в пристрої вимірювання сили (Kistler 9257A), яке розміщувалося на столі верстата. Інтерпольований круговий рух ріжучого інструменту зі столом верстата забезпечувало відносну кругову подачу навколо заготовки. В експериментах з різними подачами найвищої складової сили була основна сила різання (Fc), за якою слідували пасивна сила (Fp) і спрямована сила подачі (Ff). Розрахунок питомих сил різання показав, що питомі основні сили різання майже однакові при ротаційному і традиційному точении. Однак питомі пасивні сили значно нижче при ротаційній процедурі (майже вдвічі менше, ніж при традиційній), в той час як при ротаційному точінні були виявлені більш високі значення (збільшення в 2-4 рази) для питомих сил напрямку подачі, ніж при традиційній токарній обробці. Відповідно, при однакових вимогах до потужності різання зусилля, що намагається відсунути заготовку від інструменту, буде нижче, а осьова навантаження на шпиндель і державка інструменту буде вище при обертанні, ніж при традиційній процедурі. Отже, можна очікувати зменшення помилок, пов'язаних з прогином деталі, оскільки пружна деформація динамічної системи буде менше. Різна осьове зусилля необхідно враховувати при виготовленні або виборі держателя інструменту.