Kraftbeziehung beim Zerspanen (mit Diagramm)
Es gibt zwei Arten von spanabhebenden Prozessen. Einer ist der Schrägschneidvorgang, der in Fig. 9.3 (b) gezeigt ist, und der zweite ist der orthogonale Schneidvorgang, wie in Fig. 9.3 (a) gezeigt.
Wir werden das Kraftverhältnis in jedem oben genannten Fall in den folgenden Artikeln diskutieren:
(i) Kraftbeziehung beim Schrägschnitt:
Abb. 9.31 zeigt einen Drehvorgang beim Schrägschneiden. Beim schrägen Schneiden bildet die Hauptschneide (ab) einen Winkel zur Vorschubrichtung. Da das Metall geschnitten wird, muss eine Schnittkraft (R) vorhanden sein. Diese Schneidkraft (R) kann in drei zueinander senkrechten Richtungen aufgelöst werden. Daher ist das Kraftverhältnis beim Schrägschneiden komplexer Natur und wird für die Kraftanalyse im Schneidprozess nicht berücksichtigt. Nur der orthogonale Schneidprozess eignet sich am besten für einfache Berechnungen und geringere Komplexität.
Die Schneidkraft (R) beim Schrägschneiden kann in drei zueinander senkrechten Richtungen aufgelöst werden, wie nachstehend angegeben:
(a) In Vorschubrichtung des Werkzeugs (F d ):
Es ist die horizontale Komponente der Schnittkraft. Es wird auch Vorschubkraft (F d ) genannt.
(b) senkrecht zur Vorschubrichtung ( Fr ):
Sie liegt in radialer Richtung, dh senkrecht zur erzeugten Oberfläche. Dies kann aufgrund der Reaktion zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück in Betracht gezogen werden. Sie wird auch als Schubkraft bezeichnet und wird durch ( Fr ) dargestellt.
(c) in vertikaler Richtung (F C ):
Es ist eine vertikale Komponente der Schnittkraft. Es ist die Hauptschneidkraft. Es wird durch (F C ) dargestellt.
(ii) Kraftbeziehung beim orthogonalen Schneiden:
Abb. 9.32 zeigt einen orthogonalen Bearbeitungsprozess. Die Schneidkraft besteht dabei nur aus zwei Komponenten. Eine in Vorschubrichtung (F d ) und eine andere in Schneidrichtung (F c ).
Das Schneidwerkzeug bewegt sich entlang der Vorschubrichtung. Das Metall wird entlang der Scherebene plastisch verformt. Die Späne bewegen sich entlang der Spanfläche des Werkzeugs. Der grobe Chip erhält einen Bewegungswiderstand und somit eine Reibungskraft F des auf den Chip einwirkenden Werkzeugs.
So wirken verschiedene Kräfte:
Kraft F:
Reibungswiderstand des auf den Chip wirkenden Werkzeugs.
Kraft N:
Reaktion des Werkzeugs in einer Richtung senkrecht zur Spanfläche des Werkzeugs. Die Reibungskraft F ist normal.
Force F s :
Scherkraft des Metalls. Dies ist auf die Scherfestigkeit des Metalls beim Ausbilden der Späne zurückzuführen.
Kraft F n :
Normalkraft zum Abscheren der Ebene. Es ist eine Rückstellkraft, die vom Werkstück auf den Chip aufgebracht wird. Es verursacht eine Druckspannung in der Scherebene.
Ein Freikörperdiagramm des Chips mit den darauf einwirkenden Kräften ist in Abb. 9.33 dargestellt:
Kraft R:
Ist das Ergebnis der Kräfte F s und F n .
Kraft R ':
Ist das Ergebnis der Kräfte F und N.
Da der Chip im Gleichgewicht ist, sind die resultierenden Kräfte R und R 'in der Größe gleich, aber in Richtung und kollinear.
Für eine feste Geometrie des Schneidwerkzeugs besteht zwischen diesen Kräften ein eindeutiger Zusammenhang. Die Komponente der Schnittkräfte konnte mit einem Dynamometer gemessen und alle anderen Kräfte berechnet werden.
