Для экспериментального определения величины силы резания при шлифовании применяют различные методы и измерительные средства, в частности: 1 Измерение эффективной мощности, потребляемой электродвигателем привода главного движения, с последующим расчетом величины тангенциальной составляющей силы резания по выражению:
н ]
где N3 = Nр х — Nxx. — эффективная мощность в кВт, развиваемая на
шпинделе станка;
Nр х и Nx х — мощность, потребляемая двигателем на холостом и рабочем ходу соответственно;
V — скорость резания в м/с.
Метод прост, но не позволяет определить другие составляющие силы резания.
2 Измерение составляющих силы резания с помощью динамометров.
Наиболее совершенные из них позволяют одновременно измерить все три составляющие силы резания с достаточно высокой степенью точности и основаны на принципе преобразования механических параметров (чаще всего упругих деформаций несущих элементов) в электрические с регистрацией последних с помощью самописцев или стрелочных приборов. Наиболее удачной конструкцией динамометра считается универсальный динамометр Мухина (УДМ — 100) с максимально допустимой величиной составляющей силы резания в 1000 Н.
Основной задачей экспериментального определения сил резания является получение эмпирических зависимостей этих сил от условий шлифования (обрабатываемость материала, характеристики круга, режимы резания). Обычно эти зависимости представляют степенными функциями.
Например, для силы Pz :
Pz = CPz — v£Pz — tYpz — SZpz — V? pPz — B? Pz, (А)
где VD — скорость перемещения детали;
t — глубина шлифования,
S — подача;
VKp — скорость круга;
В — ширина шлифования;
Сpz, Xpz, Ypz, Zpz, apz, Ppz — постоянные, учитывающие конкретные
условия шлифования: обрабатываемый материал, характеристику шлифовального инструмента, скорость резания, характеристику среды, станка, вида шлифования и многое другое. В зависимости от конкретных целей исследования в
эти формулы добавляют дополнительные параметры, например, площадь контакта круга с деталью при торцевом шлифовании; структурные характеристики круга и т. п., влияющие на уровень сил при шлифовании.
Показатели степени при различных элементах режима шлифования, по данным различных исследований, колеблются в широком диапазоне. Например, для круглого шлифования эти показатели составляют:
XPz = 0,35 — 0,8; YPz = 0,4 -1,0; ZPz = 0,84 -1,0; aPz = +0,5… -1,0; f3Pz = 0,8 -1,0.
Анализ имеющихся формул показывает, что с увеличением скорости детали глубины шлифования, продольной и поперечной подач силы и мощность шлифования возрастают. Кроме того, сила резания зависит и от физикомеханических свойств обрабатываемого материала, СОТС, характеристик круга, времени работы. Так, с повышением твёрдости круга сила растёт, т. к. уменьшается пористость кругов, что увеличивает трение связки об обрабатываемую поверхность. Для алмазных кругов сила резания падает с повышением концентрации алмазов. Повышение зернистости также ведёт к увеличению силы резания.