Поскольку для острого инструмента величина участка контакта по передней поверхности намного больше, чем по задней, то основной вклад в величину общей силы резания вносят силы, действующие на передней поверхности.

Влияние глубины резания и подачи. При увеличении t и S (или b и a) пропорционально возрастает площадь поперечного сечения срезаемого слоя, а, значит, и нагрузка на переднюю поверхность, однако влияние этих факторов на коэффициент усадки разный. Изменение t (или b) практически не влияет на коэффициент усадки, потому что в зону резания вводятся лишь новые участки режущей кромки с аналогичными условиями резания (рис. 4.10 б). Следовательно, во столько же раз увеличивается нагрузка на резец, вызываемая силами, действующими на переднюю и заднюю поверхности инструмента.

Увеличение же S или толщины срезаемого слоя a (рис. 4.10 в) при такой же ширине b приводит к уменьшению степени пластической деформации. Одновременно силы на задней поверхности остаются неизменными. Поэтому результирующее влияние глубины резания на силу больше, чем подачи (рис. 4.11).

Влияние скорости резания. Ранее считалось, что скорость резания практически не влияет на силу. Объясняется это проведением опытов в сравнительно узком диапазоне скоростей, а также недостаточной чувствительностью используемых при этом динамометров. В настоящее время известно, что в более широком диапазоне скоростей резания это влияние проявляется через изменение коэффициента усадки стружки, который, как правило, уменьшается с ростом скорости, за исключением зоны наростообразования. Поэтому зависимость Pz – V будет разной для материалов склонных (рис. 4.12) и не склонных (рис. 4.13) к наростообразованию. Для первых минимальные значения силы на кривых Pz = f(V) соответствуют максимально возможному наросту.

Резание на высоких скоростях приводит к значительному повышению температуры резания, исчезновению нароста, в результате чего уменьшается коэффициент трения, коэффициент усадки, а, следовательно, и Pz. Аналогично выглядят зависимости Pz = f(V) для материалов, не склонных к наростообразованию – меди, жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, титановых сплавов (см. рис. 4.13). Все сказанное относится и к изменению силы Px.

Влияние угла в плане инструмента. Главный угол в плане инструмента изменяет соотношение между шириной и толщиной срезаемого слоя b/a и положение режущей кромки относительно направления движения подачи. Поэтому для свободного резания или, если радиус вершины инструмента равен нулю, из-за более сильного влияния на силу резания b(t), чем a(S), с увеличением φ сила резания падает. Это хорошо подтверждается экспериментом при резании любых пластичных материалов (рис. 4.14, кривые 2 и 3).

Увеличение радиуса r кривизны вершины лезвия вызывает уменьшение переходных углов в плане в различных точках вершины лезвия. Кроме того, увеличение длины переходного лезвия ухудшает условия стружкообразования у вершины резца. Вследствие этого силы Pz и Py при увеличении радиуса r возрастают, а сила Px уменьшается.

При расчете составляющих силы резания влияние радиуса r учитывают поправочным коэффициентом – kr, отдельным для каждой составляющей.

Влияние переднего и заднего углов инструмента. В любом случае уменьшения переднего угла всегда вызывает рост степени деформации стружки (коэффициента усадки), а, значит, и силы резания. И из всех составляющих наиболее сильный рост наблюдается у силы Px.

При расчете составляющих силы резания влияние переднего угла учитывают поправочным коэффициентом – kγ, отдельным для каждой составляющей.

Задняя поверхность инструмента в стружкообразовании непосредственно не участвует. Следовательно, влияние заднего угла на составляющие силы резания может проявляться только через изменение сил, действующих на задней поверхности. Эксперименты показывают, что если задний угол резца больше 8–10°, то составляющие силы резания от величины заднего угла не зависят. При меньших углах уменьшение заднего угла вызывает незначительное возрастание сил Pz, Px и особенно – Py, которая отталкивает инструмент от обработанной поверхности.

Угол наклона главной режущей кромки λ изменяет направление схода стружки, увеличивает рабочую длину главной кромки и, вне зависимости от знака угла λ, приводит к дополнительной поперечной деформации стружки вдоль режущей кромки, увеличивая тем самым ее общую степень деформации. На главную составляющую силы резания изменение угла λ влияет сравнительно мало: увеличение отрицательного угла λ практически не сказывается на изменении силы Pz; при увеличении положительного угла λ сила Pz несколько возрастает, при λ >30° (вследствие увеличения степени деформации срезаемого слоя). Так как у большинства токарных резцов изменение угла λ не выходит за пределы ±10°, то его влиянием на силу Pz можно пренебречь. На силы Py и Px угол λ влияет значительно сильнее. При переходе от отрицательных углов λ к положительным через изменение угла направления схода стружки сила отталкивания Py возрастает, а сила подачи Px – уменьшается.

При расчете составляющих силы резания влияние угла λ учитывают поправочным коэффициентом – kλ, отдельным для каждой составляющей.

Влияние свойств обрабатываемого и инструментального материалов. С одной стороны увеличение прочности обрабатываемого материала уменьшает коэффициент усадки, а, значит, средние напряжения на передней поверхности. Но с другой – увеличиваются сдвиговые напряжения в плоскости сдвига, которые вызывают рост средних напряжений на передней поверхности и силы стружкообразования. В зависимости от того, какой фактор является преобладающим, силы Pz, Py и Px могут при увеличении прочности обрабатываемого материала как возрастать, так и уменьшаться.

Влияние обрабатываемого материала на величину составляющих силы резания учитывают поправочным коэффициентом – kм.

Инструментальный материал влияет через изменение коэффициента внешнего трения на передней и задней поверхностях, а также через теплопроводность и адгезионную способность поверхности инструмента к материалу заготовки. Последний фактор изменяет длину контактного участка трения на передней поверхности, перераспределяя на нем нормальные и касательные напряжения. Поэтому силы резания при обработке алмазным резцом всегда меньше (при других равных условиях), чем резцом из быстрорежущей стали, которая имеет больший коэффициент трения и адгезионную способность к обрабатываемому материалу. Этим же фактом объясняется снижение сил при резании инструментами с покрытиями.

Влияние СОТС. Смазочно-охлаждающие вещества  совершают двоякое воздействие на процесс резания. С одной стороны они уменьшают коэффициент внешнего трения, а также, проникая в зону контакта, уменьшают силы адгезионного схватывания с заторможенным слоем, укорачивая его и общую длину контакта. С другой стороны, охлаждающее действие СОТС приводит к снижению температуры резания и увеличению предела прочности на сдвиг материала стружки в зоне вторичной пластической деформации. Как правило, первое действие преобладает, поэтому использование СОТС уменьшает силы резания. При этом в большей степени снижаются горизонтальные составляющие Py и Px. Например, применение масляной жидкости снижает силу Pz на 20%, а Py и Px – на 30–40%.

Влияние СОТС на снижение сил резания учитывают поправочным коэффициентом – kω, отдельным для каждой составляющей.

Увеличение износа инструмента (рост площадки износа по задней поверхности) приводит к повышению силы резания, особенно ее горизонтальных составляющих Py и Px.

Это влияние при расчете силы резания учитывают поправочным коэффициентом – kh отдельным для каждой составляющей.

Обобщенные эмпирические формулы для расчета составляющих силы резания. Практика применения обобщенных эмпирических формул показала, что параметры режима резания t, s и V наиболее удобно учитывать непосредственно, а остальные – косвенно, через обобщенный поправочный силовой коэффициент – kp.

Существенным недостатком всех эмпирических формул является то, что они не учитывают взаимосвязи влияния различных факторов на составляющие силы резания.

Мощность, затрачиваемая при резании. Для того чтобы подсчитать эффективную мощность, расходуемую на резание, необходимо сложить мощности на преодоление каждой силы Pz, Py и Px, 

Для реализации процесса резания на заданном станке необходимо, чтобы мощность электродвигателя станка Nэ.д была больше (или, в крайнем случае, равна) расчетной мощности резания, с учетом КПД коробки скоростей станка η ≈ 0,8...0,85:

Действие сил резания на резец. Сила Pz изгибает резец в вертикальной плоскости, сила Py стремится оттолкнуть резец от заготовки, а сила  стремится изогнуть резец в горизонтальной плоскости и вывернуть его из резцедержателя (см. рис. 4.4).

Очевидно, что чем больше вылет резца l, тем больше будет изгибающий момент Мизг = Pzl, тем, следовательно, большим должно быть сечение державки резца. Во избежание смещения резца под действием сил Py и Px он должен быть прочно закреплен в резцедержателе.

Напряжения, вызванные в державке силами Pz, Py и Px, не должны превышать напряжений, допускаемых материалом державки по его прочности и жесткости. Наряду с напряжениями в державке резца сила Pz создает большие напряжения в режущей части инструмента – в пластинке. В зависимости от значения переднего угла пластинка может испытывать деформации изгиба и среза или деформации сжатия. Для каждого резца сила Pz должна быть не больше определенной величины, иначе напряжения, вызванные этой силой, достигнут предела прочности пластинки, и она разрушится. Это особенно важно для резцов из твердого сплава, минералокерамических, алмазов и композитов (вследствие их большей хрупкости).

Действие сил резания на заготовку. На заготовку действуют такие же силы ,  и , но противоположные по направлению силам, действующим на резец (рис. 4.15).

Перенося в центр обрабатываемой заготовки две равные и противоположно направленные силы , видим, что создается пара сил и крутящий момент сопротивления резанию:

Кроме скручивания заготовки действием силы Pz создается момент, изгибающий заготовку в вертикальной плоскости. Для резания необходимо, чтобы крутящий момент станка на выбранной ступени числа оборотов был бы больше или, в крайнем случае, равен крутящему моменту сопротивления резанию: Mкр.ст ≥ Mкр.

Крутящий момент, Нм, можно определить через мощность резания Nрез и число оборотов шпинделя станка – n: