Влияние некоторых других факторов.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 34Следующая ⇒

Выше было рассмотрено влияние на силы
резания переднего угла (угла резания), глав-
ного угла в плане и радиуса закругления при
вершине резца. Остальные геометрические
элементы (задние углы резца, вспомогательный угол в плане, передний угол на
вспомогательной режущей кромке) в пределах применяемых для них величин
при наружном точении значительного влияния на силы резания не оказывают
и в расчет могут не приниматься. Если проходной резец работает с врезанием
(т. е. сначала резец врезается на некоторую глубину с поперечной подачей, а затем
ведется продольное точение), то геометрические элементы вспомогательной режущей
кромки будут оказывать большое влияние на силы резания (особенно угол _
Для уменьшения силы Р_у при врезании вспомогательный угол в плане, в случае
нежестких условий обработки, делается до 30°.

По опытным данным изменение величины угла наклона главной режущей кром-
ки в пределах от —2.0 до + 40° вызывает незначительное изменение силы P_z , кото-
рым можно пренебречь. Сила Р_у увеличивается, а сила Р_х уменьшается по мере
перехода от угла — X к углу -)- X (в среднем на 2% при изменении угла на 1°), при
углах ф «= 60° {18]. Так как сила Р_у уменьшается по мере перехода от угла + 
к углу —X , то при нежестких условиях работы в целях исключения вибраций наряду
с увеличением главного угла в плане и уменьшением радиуса закругления при вер-
шине резца рекомендуется и отрицательное значение угла (до —15°).

Однако отрицательное значение угла X уменьшает прочность режущей кромки,
что необходимо иметь в виду при работе с ударной нагрузкой (особенно для резцов
с пластинками твердых сплавов и минералокерамики).

Таблица 3

Поправочные коэффициенты Кф на силы P_z , P_y и Р_х в зависимости от
формы режущей кромки

На силы резания оказывает влияние также материал режущей части резца.
Например, для твердосплавных резцов ^г силы резания несколько меньше, чем для
резцов из быстрорежущей стали, а для керамических резцов несколько меньше
(на 2—3%), чем для твердосплавных [56], что объясняется различным значением
коэффициента трения между различным материалом режущей части резца и материа-
лом заготовки.

При фасонном точении на силы резания влияет форма режущей кромки резцов
(табл. 3).

В табл. 4 даны средние значения коэффициентов и показатели сте-
пеней для подсчета сил Р_г, Р_у и Р_х (при s < t ) при наружном продоль-
ном "точении.

Значения коэффициентов Ср , С_Р и С_Р даны для указанных в таб-
лице значений'_при резании твердосплавными резцами с у =+ 10°,
 =45°, r 2 мм, =0°, _= 10°, при работе без охлаждения
и при износе резцов по задней поверхности h ₃ = 1,0 -г- 1,4 мм.

При условиях работы, отличных от указанных, на силы P_z , P_y и Р_х (или на коэффициенты Ср , Ср_х и Ср ) следует вводить (в виде
сомножителей) поправочные коэффициенты, приводимые в справоч-
никах по режимам резания [51, 52]; произведение этих коэффициентов
будет представлять собой соответственно общие поправочные коэффи_:циенты К_г, Ку и К_х в приведенных выше формулах.

Глава ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ ПРИ РЕЗАНИИ

VI МЕТАЛЛОВ И ИЗНОС РЕЗЦОВ

§ 1. ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛА
И ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

В процессе резания металлов в результате затраченной работы
возникает тепло.Основными источниками тепла при резании пластич-
ных металлов является работа: 1) затрачиваемая на пластические де-
формации в срезаемом слое и в слоях, прилегающих к обработанной
поверхности и поверхности резания; 2) затрачиваемая на преодоление
трения по передней и задней поверхностям резца.

В связи с меньшими пластическими деформациями и меньшим тре-
нием от сыпучей стружки надлома общее количество тепла, образую-
щегося при обработке чугунов, меньше, чем при обработке сталей
(при прочих равных условиях). Это видно и из формулы количества
тепла, выраженного через работу и механический эквивалент тепла:

где Q — количество тепла, образующегося при резании, в кал/мин;
P_zv — работа резания в кГм/мин;

Е — механический эквивалент тепла, равный 427 кГм/кал.

При одинаковых условиях резания сила Р_г при обработке чу-
гунов меньше, чем при обработке сталей, а следовательно, меньшим
будет и количество тепла.

Тепло, выделяющееся в процессе резания, согласно законам фи-
зики распространяется от точек с высшей температурой к точкам

¹ Оказывает некоторое влияние и марка твердого сплава.

² Для выражения сил в ньютонах (н) значения коэффициентов, выбираемых
из справочников, изданных до 1962 г., необходимо увеличить в 9,81 раза (~10).

* По системе СИ 1 кем—4,1868 дж.

с низшей температурой. Тепловой баланс при резании металлов может
быть выражен следующим уравнением:

Q = Q₁+ Q₂+ Q₃ + Q₄

где Q — общее количество тепла, образующегося при резании;

Q₁— количество тепла, уносимого со стружкой;

Q₂— количество тепла, остающегося в резце;

Q ₃ — количество тепла, остающегося в обрабатываемой заготовке;

Q₄ — количество тепла, уходящего в окружающую среду путем
излучения.

Еще Я- Г. Усачев показал, что в стружку уходит от 60 до 86%
общего количества тепла, причем чем больше скорость резания,
тем выше этот процент. В среднем при токарной обработке в стружку
уходит 50—86% общего количества тепла, в резец 40—10%, в обраба-
тываемую заготовку 9—3% и в окружающую среду около 1% [53].
На распределение тепла между объектами оказывает влияние ряд фак-
торов, наиболее важными из которых являются скорость резания и
толщина среза; при чистовой обработке в заготовку уходит тепла
больше (в процентах), чем при черновой обработке.

Тепло, переходящее в резец, размягчает его (снижает твердость)
и делает менее износостойким. Основное влияние на стойкость инстру-
мента сказывает высокая температура, создаваемая в тонких поверх-
ностных слоях \ подвергающихся износу. Под воздействием высокой
температуры (температуры резания) в этих слоях может происходить
отпуск и соответствующие структурные изменения, сильно влияющие
на твердость (см. рис. 1), а следовательно, и на интенсивность износа
режущего инструмента. Так, твердая ( HR С 62—65) структура мартен-
сит, получаемая в результате соответствующей термической обработки
быстрорежущей стали, начиная с температуры 550—600° С, интенсивно
распадается на менее твердые и износостойкие структуры (троостит,
троосто-мартенсит), что делает инструмент из быстрорежущих сталей
неработоспособным (быстроизнашивающимся), если его поверхности
трения будут нагреваться в процессе резания до 600° С и выше.

Выделяясь в зоне стружкообразования и в местах контакта стружки
с резцом и резца с заготовкой, тепло оказывает большое влияние на
состояние трущихся поверхностей (изменяя коэффициент трения), на
точность обработки, на весь процесс резания и связанные с ним явле-
ния (наростообразование, упрочнение, износ инструмента, деформа-
ции и др.). В связи с этим необходимо знать влияние различных фак-
торов на тепловыделение, распределение температурных полей и
методы определения температуры в процессе резания (см. работы
[48, 49, 58])

¹ Температура в тонких поверхностных слоях зависит от общего количества
тепла, переходящего в резец, и от интенсивности его отвода; чем больше тепла, чем
меньше объем головки резца и чем менее интенсивен отвод тепла (и тело резца — вслед-
ствие теплопроводности или за счет применения охлаждающей жидкости), тем выше
температура в поверхностных слоях.

§ 2. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ СТРУЖКИ И РЕЗЦА

Как в стружке, так и в резце тепло распределяется неравномерно, что вызы-
вает и неравномерную температуру их нагрева. В слоях, расположенных ближе
к передней поверхности резца, температура
стружки (см. рис. 83) будет выше, чем
в слоях, удаленных от передней поверхности.
Это вызывается неравномерной деформацией
по толщине среза во время сжатия слоя,
лежащего перед резцом, и дополнительной
деформацией слоя стружки от действия сил
трения при перемещении уже срезанного
слоя (стружки) по заторможенному слою и
передней поверхности резца ¹.

Температура обрабатываемой заготовки
понижается по мере удаления рассматривае-
мой точки от поверхности резания (или от об-
работанной поверхности), причем наивысшая
температура (например, 370° С, рис. .83) со-
средоточена в месте контакта резца с заго-
товкой ².

У резца наивысшая температура будет
в граничных слоях площадок контакта со
стружкой и с обрабатываемой заготовкой.
Температура нижележащих слоев и мест,
отдаленных от точек контакта, определится
явлениями теплопроводности.

Из всей зоны контакта стружки с пе-
редней поверхностью резца самая высокая
температура резца (см., например, рис. 84)
и стружки (475° С; рис. 83)'будет в центре
давления стружки на резец.

Точки на передней и задней поверхностях резца, равноотстоящие от режущей
кромки, имеют различную температуру нагрева (рис. 85). Так, например, наивысшая

¹ Пластической деформацией резца от сил трения можно пренебречь (вследствие
значительной его твердости).

² Все числовые значения температур были получены при определенных (конкрет-
ных) условиях проведения опытов.

температура точек на передней поверхности равна 228° С (центр давления), а на
задней 211° С. Меньший нагрев задних поверхностей резца объясняется тем, что
они соприкасаются с поверхностью резания и с обработанной поверхностью заго-
товки, которые претерпевают меньшие пластические деформации, чем стружка. При-
ток тепла к задней поверхности происходит в основном вследствие работы трения,
причем для пластичных металлов эта работа сил трения по задней поверхности
меньше, чем по передней. Приток тепла к передней поверхности происходит как от
сильно разогретой стружки, так и от большой работы трения стружки о переднюю
поверхность, что и вызывает более высокую температуру ее нагрева.

Исследования показывают, что температура не передней поверхности резца
выше средней температуры стружки, причем чем толще стружка, тем больше раз-
ница в значениях этих температур. Так, при обработке стали температура на резце
выше средней температуры стружки в 1,1—1,5 раза, а при обработке чугуна — в
2—3,5 раза [61].

Однако при тонких стружках (а < 0,12 мм), по данным проф. А. Я- Малкина
[54], без особых погрешностей за температуру резания можно принять среднюю тем-
пературу стальной стружки.

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 162; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!