Động lực học quá trình cắt nghiên cứu nhiều vấn đề ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng, hiệu quả của công nghệ cắt gọt như: sự cân bằng năng lượng trong quá trình cắt, lực cắt, độ ổn định quá trình cắt,v.v…Trong luận văn chỉ đề cập đến lực cắt khi tiện và ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế độ cắt đến lực cắt để làm cơ sở cho nghiên cứu thực nghiệm.
Hệ thống lực cắt khi tiện được mơ tả như trên hình 3.6. Lực tổng hợp P được phân tích thành 3 thành phần tiếp tuyến, hướng kính và ngược với hướng chuyển động chạy dao.
Thành phần lực Pz nằm theo hướng chuyển động chính (hướng vận
tốc cắt), thành phần này gọi là lực tiếp tuyến, lực cắt chính. Giá trị của nó cần thiết để tính tốn cơng suất chuyển động chính, tính độ bền của dao và các chi tiết khác của máy.
Thành phần lực Py tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang và vng
góc với đường tâm chi tiết (vng góc với mặt phẳng sau khi gia công). Thành phần này gọi là lực hướng kính, nó làm cong chi tiết, ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết gia công, độ cứng vững của máy và dụng cụ cắt.
Thành phần lực Px tác dụng ngược hướng chạy dao, gọi là lực chiều trục hay lực chạy dao. Biết lực này để tính độ bền chi tiết trong chuyển động phụ, độ bền của dao cắt và công suất tiêu hao của cơ cấu chạy dao.
Lực cắt tổng cộng được tính:
2 2 2
x y z
P P P P (3.4)
Trong trường hợp tổng quát các lực Px, Py, Pz không thuần nhất. Trị số của Pz là hình chiếu chính, xác định bằng lực pháp tuyến tác dụng lên mặt trước của dao. Các lực Py, Px phụ thuộc vào độ lớn và hướng của lực ma sát. Do đó tỷ lệ giữa các lực Pz, Py, Px thay đổi khi đổi vật liệu gia cơng, thơng số hình học dụng cụ cắt và chế độ cắt. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến tỷ lệ Py/Pz và Px/Pz, GS.Bành Tiến Long và các nhà khoa học khác [15] đã đưa ra các đồ thị như trên hình 3.7. Kết quả cũng cho biết nếu bán kính cong lưỡi dao r = 0 thì tỷ lệ Py/Pz giảm còn Px/Pz tăng cho đến chiều sâu cắt t = 2mm. Với t > 2mm thì việc tăng chiều sâu cắt khơng cịn ảnh hưởng tới tỷ lệ đó nữa.
a b
Hình 3.7. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến các tỷ lệ lực khi tiện thép 40: a- tỷ lệ Py/Pz ; b- tỷ lệ Px/Pz
Góc trước và góc nghiêng chính cũng ảnh hưởng nhiều đến tỷ lệ giữa các lực Pz, Py, Px . Khi giảm góc trước và đặc biệt khi trị số góc trước âm thì tỷ lệ Py/Pz và Px/Pz tăng rõ rệt. Do có chuyển động chạy dao nên khi thay đổi góc nghiêng chính thì vị trí của lưỡi cắt chính thay đổi, do đó ảnh hưởng đến tỷ lệ Px/Py . Tỷ lệ Px/Py được xác định theo biểu thức:
Px/Py = tg (φ ± ηxy ).
Trong đó góc ηxy là hình chiếu của góc thốt phoi lên mặt phẳng vuông xy. Từ đó có thể thấy rằng khi tăng góc nghiêng chính thì tỷ lệ Px/Py tăng và đạt cực đại khi φ = 900. Khi φ cực đại thì Px cực đại cịn Py cực tiểu.