metod_15.03.04_atppp_msu_up2_2016 (1016595), страница 5
Текст из файла (страница 5)
снимая при этом слой металла толщиной а и шириной b,соответствующей активной длине режущей кромки (рисунок 16).Возникающая равнодействующая сила стружкообразования R,направлена под некоторым углом к поверхности резания, что вызываетдеформацию обрабатываемого материала не только перед переднейповерхностью режущего клина, но и на некоторую глубину нижеповерхности резания.После прохода режущего клина деформированный материал, частичновосстанавливаясь на величину , давит на его заднюю поверхность.
Этоприводит к появлению нормальных напряжений σ не только на передней, но ина задней поверхности режущего клина, распределенной на ней по законутреугольника.30аRσZVSVРисунок 16. Схема возникновения нормальных напряжений σна задней поверхности режущего клинаВместе с тем, вследствие перемещения режущего клина относительноповерхности резания на его задней поверхности действуют также касательныенапряжения, и возникает сила трения, начальная величина которойпропорциональна нормальному напряжению, начальной площади контакта икоэффициенту трения1(48)Fтр0 cp b ,2tg()1где cp – среднее нормальное напряжение на начальной площади контакта,2Н/мм2;– начальная ширина площадки контакта, мм;tg ()b – активная длина режущей кромки (длина площадки контакта), мм; – коэффициент трения на задней поверхности.Сила трения совершает работу изнашивания инструментальногоматериала, увеличиваясь по мере увеличения фаски износа.
Поэтому характеризменения силы трения во времени определяет период стойкости инструмента.Рассмотрим непрерывный процесс износа задней поверхности режущегоклина как дискретный, приняв за меру износа ширину h изменяющейся вовремени фаски. Пусть появление начальной фаски h0 за время ’ работыинструмента соответствует износу слоя инструментального материалатолщиной и объемом 0 (рисунок 17):31h0 0 ,tg()1 b.2 tg()(49)(50)Когда через некоторое время ширина фаски износа возрастет в i раз,объем i-го слоя изношенного материала толщиной будет равен1 i h 0 i b (2 i 1) 0 ,2 tg() (51)т.е.
будет в 2i+1 раз больше начального объема.Рисунок 17. Схема последовательного изнашиваниязадней поверхности режущего клинаРабота, затрачиваемая на изнашивание i-го слоя инструментальногоматериала Qи, эквивалентна работе, необходимой для разрушения такого жеобъема того же материалаQи Q уд i ,(52)где Qуд – удельная работа, затрачиваемая на разрушение единицы объемаинструментального материала;i – объем i-го слоя изношенного материала.Сила трения совершит эту работу за время ″Qи Fтрi V (53)где V – скорость относительного движения1 Fтрi max h 0 i b = (2i + 1)Fтр 02 tg() (54)т.е. сила трения возрастет во столько же раз, во сколько раз возрастетизнашиваемый объем.
Следовательно, первый и второй рассмотренные32промежутки времени равны между собой (′=″) и скорость износа, т.е.приращение ширины фаски износа в единицу времени, должна оставатьсяпостоянной на всем периоде стойкости инструмента (линия 1, рисунок 18).Однако экспериментальная зависимость изменения ширины фаски износаот времени показывает, что скорость износа задней поверхности режущегоклина не постоянна на периоде стойкости инструмента (кривая 2, рисунок 18).Рисунок 18. Зависимость износа задней поверхностирежущего клина от времени резания1 – теоретическая кривая; 2 – экспериментальная криваяСкорость износа задней поверхности лезвийного инструмента различна вразличные периоды времени его работы: период приработки, периоднормального износа и период катастрофического износа.Отличие теоретического закона изнашивания задней поверхностирежущего клина от закона, установленного экспериментально, объясняетсятем, что обработка резанием всегда сопровождается возмущениями,имеющими характер стационарного случайного процесса.
Эти воздействия наупругую систему вызывают относительные колебания широкого спектрачастот между резцом и обрабатываемой деталью.До появления фаски износа относительные колебания в плоскостиперпендикулярной поверхности резания, изменяя толщину срезаемого слоя,могли повлиять только на силу резания, действующую на переднейповерхности режущего клина.Это связано с тем, что максимальная величина нормального давления назаднююповерхностьрежущегоклинавосстанавливающегосядеформированного материала не может превышать величины пределатекучести обрабатываемого материала, и поэтому не зависит от измененияпараметров режима резания (рисунок 19). Однако контакт задней поверхностирежущего клина с поверхностью резания приводит к появлению силы трения33и началу изнашивания инструмента.При появлении фаски износа характер контакта задней поверхностирежущего клина с поверхностью резания при наличии относительныхколебаний резко изменяется.скорость резаниярежущий клинотносительныеколебанияаа1Рисунок 19.
Схема изменения толщины срезаемого слоя, вызванногоотносительными колебаниями инструмента и обрабатываемой детали1 – траектория движения точки «а»В течение половины периода относительных колебаний любой частоты(при сближении режущего клина и поверхности резания) угол наклона фаскиизноса (α′=0) становится меньше угла наклона касательной к траекторииотносительного движения (рисунок 20).
Это приводит к тому, что каждаягармоническая составляющая широкого спектра частот относительныхколебаний инструмента и заготовки вызывает деформацию обрабатываемогоматериала фаской износа и дополнительное давление на фаску износа(заштрихованная область на рисунке 20).скорость резаниярежущий клинотносительныеколебанияабба1фаска износа2Рисунок 20. Схема возникновения контактной деформацииобрабатываемого материала задней поверхностью режущего клинапри наличии фаски износа и относительных колебаний1 – траектория движения точки «а» фаски износа;2 – траектория движения точки «б» фаски износа.Из-за малости амплитуд относительных колебанийконтактныедеформации являются упругими и, поэтому, дополнительные давления нафаске износа на соответствующих частотах нарастают от нуля до максимума,34а затем уменьшаются до нуля при обратном относительном движениирежущего клина и поверхности резания.Такое периодическое изменение дополнительного давления на фаскуизноса равносильно суммарному действию дополнительной постоянной силынормального давления и симметричной гармонической силы нормальногодавления той же частоты.
Величина постоянной составляющей и амплитудагармонической составляющей силы нормального давления равны половинемаксимального размаха действующего в данной точке асимметричной силынормального давления.Таким образом, каждая гармоническая составляющая относительныхколебаний инструмента и заготовки вызывает появление на заднейповерхностирежущегоклинадополнительнойсилытрения,пропорциональной дополнительной постоянной силе нормального давления,которая зависит от амплитуды колебаний на данной частоте.Равнодействующая всех дополнительных сил трения, величины которыхзависят от амплитуды колебаний на этих частотах, совершая дополнительнуюработу изнашивания задней поверхности инструмента, увеличивает скоростьизноса.Для расчета дополнительных нормальных напряжений на фаске износа всечениях перпендикулярных главной режущей кромке можно воспользоватьсяодним из решений плоской контактной задачи для случая жесткого штампа [4].Нормальные контактные напряжения, действующие на тело, внедряющееся вметалл, неодинаковы в разных точках контактной площадки: закон ихраспределения описывается формулами теории упругости.В самом начале работы заточенного инструмента, как только начинаетсяизнос его задней поверхности, на появившейся фаске износа возникаютдополнительные контактные напряжения, вызванные вдавливанием фаскиизноса в поверхность резания.
Для расчета этих напряжений в любой точке хсимметричной фаски износа шириной 2h (здесь h=hз) и длиной b поместимначало координат в ее середину. Тогда закон распределения мгновенныхконтактных напряжений в сечениях перпендикулярных режущей кромке, привдавливании режущего клина в обрабатываемый материал силой F,описывается следующей формулойF, (-h x h).(55)к (x) 22b h xАнализ кривой, построенной по этой формуле (рисунок 21), показывает,что дополнительные напряжения на фаске износа, вызванные контактными35деформациями при колебаниях инструмента и заготовки, неограниченновозрастают вблизи режущей кромки (x = -h) и плавно уменьшаются приудалении от нее.σкσ1σ2σ3-h х1 х2х30хРисунок 21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
