lectures_resanie (533317), страница 7
Текст из файла (страница 7)
v. ?P;PY=CPy. t Xpy. s Ypy. v. ?P;PZ=CPz. t XPz. s Ypz. v. ?P;Здесь: P-проекция (составляющая) силы резания на направления X,Y и Z соответственно, H;CP- константа, зависящая от свойств обрабатываемого материала, по сутисвоей представляющая удельную силу резания, приходящуюся на единицу площади поперечного сечения среза, Н/мм2;kP- общий коэффициент, представляющий собой произведение частных коэффициентов, учитывающих конкретные условия резания.6.3.
Работа резанияПолная работа резания затрачивается на пластическую деформацию срезаемого слоя припуска, на упругую деформацию, которая всегда предшествуетпластической деформации, на преодоление сил трения на передней и задней поверхностях, на образование новой поверхности ( она называется работой диспергирования-разделения).Работа диспергированияи работа на упругую деформацию составляют менее 1% всей работы и потому ими можно пренебречь, а вся работа реза-ния практически расходуется на пластическую деформацию, на преодолениетрения на передней и задней поверхностях.Мощность, необходимая для резания на принятом режиме, рассчитываетсяпо формуле, кВт.Здесь:— мощность, кВт;— главная составляющая силы резания, Н;— скорость резания, м/мин.Лекция 7.
Тепловые явления при резании металлов7.1. Источники и распределение теплоты в зоне резанияПроцесс резания металлов сопровождается значительным тепловыделениемв результате того, что механическая работа резания переходит в тепловую энергию. Основными источниками возникновения тепла в зоне резания являются:1. внутреннее трение между частицами срезаемого слоя в результатеего пластической деформации при образовании стружки ( );2. трение стружки о переднюю поверхность инструмента ( );3.
трение поверхности резания и обработанной поверхности по заднимповерхностям инструмента ( ).Схема расположения источников тепла в зоне резания представлена нарис.7.1.Рис.7.1. Источники тепла в зоне резании.Наиболее интенсивное выделение тепла происходит в области стружкообразования, прилегающей к плоскости скалывания 1—1 в этой области теплота вы-деляется в результате двух одновременно протекающих процессов: во-первых, врезультате пластической деформации сдвига элементов образующейся стружкипо плоскости скалывания; во-вторых, в результате пластической деформациисжатия и частично пластической деформации смятия тонкого слоя металла примыкающего к плоскости скалывания со стороны срезаемого слоя припуска.
Этотслой показан на рис.7.2. и выделен штриховкой.Рис.7.2. Слой упруго-пластической деформации впереди зоны стружкообразования,перед плоскостью скалывания 1-1Упругая деформация всегда предшествует пластической деформации и потому имеет место и при пластической деформации срезаемого слоя при резанииметаллов.
Пластическая деформация в этом слое обнаруживается путем измерения микротвердости и существует по той же причине, что и деформация материала под поверхностью резания и под обработанной поверхностью. Возможноколичество тепла, выделяющегося в результате упругой деформации невелико,но предполагать вероятность этого процесса и учитывать его существование необходимо.Общее количество выделяющегося при резании тепла равно сумме тепла,выделевшегося во всех перечисленных выше источниках:Тепло, образующееся в процессе резания, не аккумулируется в местах егообразования, а распространяется от точек с более высокой температурой к точкам с низкой температурой. Из зоны резания тепло уносится со стружкой (q1),передается в заготовку (q2) и инструмент (q3) и распространяется в окружающую среду (q4).Тепловой баланс процесса резания может быть выражен уравнением:Q1 + Q2 + Q3 = q1 + q2 + q3 + q4Соотношение количества тепла, отводимого со стружкой в деталь, в инструмент и окружающую среду, зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрии режущего инструмента и внешних условий, в которых осуществляется резание.Рис.7.3.
Зависимость образования и распределения теплоты, от скорости резания.В начале обработки температура в зоне резания растет до какого-то определенного значения и устанавливается постоянной, соответствующей стационарному тепловому режиму, при котором выделение тепла равняется отводу его поперечисленным направлениям. Для практических целей наибольший интереспредставляет температура рабочей части инструмента и обрабатываемой заготовки. Тепло, переходящее в заготовку, увеличивает ее температуру и вызываеттемпературное изменение ее размеров и коробление, подчас являющееся причинами брака.Теплота, переходящая в инструмент, при всей своей относительной незначительности, концентрируясь в малых объемах материала инструмента, вызываетсильный разогрев его в этих объемах и снижение режущих свойств и износоустойчивости инструмента.
С увеличением скорости резания доля тепла, переходящего в инструмент, уменьшается, но абсолютное его количество возрастаети температура в зоне резания увеличивается до значений, близких к температурекрасностойкости металла инструмента.7.2 Методы измерения температуры в зоне резанияСуществует несколько методов измерения температуры в зоне резания. Калориметрический метод (Рис.7.4) заключается в том, что стружка собирается вкалориметре с водой. Зная количество воды в калориметре, вес стружки и ее теплоемкость, можно определить среднюю температуру стружки по разноститемпературы воды в калориметре до, и после резания.где:средняя температура стружки,— температура смеси воды и стружки в калориметре,- вес воды в калориметре,- вес стружки в калориметре.Рис.7.4. Схема измерения температуры калоритмическим методом.Температуру поверхности инструмента за пределами зоны его контакта собрабатываемым изделием или стружкой можно определить с помощью термочувствительных красок, которые изменяют свой цвет при нагревании до определенной температуры.Рис.7.5 Схема измерения температуры в зоне резания методом естественной термопары, где 1- обрабатываемая заготовка, 2- резец, 3-изоляция, 4-милливольтметр.Метод измерения температуры с помощью термопар является наиболееудобным и более широко применяется в современных исследованиях.
Методизмерения естественной термопарой (Рис.7.5) наиболее прост по осуществлению, но для получения абсолютных значений температур требует проведенияочень трудоемкой операции градирования термопары «инструмент — обрабатываемый материал».Для наблюдения за изменением температуры контактных слоев стружки приперемещении ее по длине контакта может применяться «бегущая термопара».Суть этого метода заключается в том, что в заготовку заделываются термопары,которые при перерезании их режущим лезвием инструмента образуют слойтермопары, скользящий (бегущей) по передней и задней поверхностям. Схемаметода представлена на рис.7.6.Рис.7.6.Схема измерения температуры на передней и задней поверхностях инструмента методом бегущей термопары.Разновидностью метода естественной термопары является «метод двух резцов» (рис.7.7), который сводится к резанию одновременно двумя резцами, изготовленными из разных материалов.
Этот метод позволяет исключить мучительный процесс градирования термопары для каждого вида обрабатываемого материала; термопара градируется один раз, и полученная градуировочная криваяиспользуется для всех обрабатываемых материалов.Рис.7.7. Схема измерения термопары методом «двух резцов»7.3. Температурное поле после резцаИзмерениями установлено, что теплота в зоне резания распределяется неравномерно. Наибольшая температура действует на передней поверхности приудалении от главной режущей кромки на 1/3 длины контакта стружки с передней поверхностью. Совокупность мгновенных значений температуры в различных точках зоны резания называется температурным полем.
Температурное поле дает наиболее яркую и полную картину температурной обстановки в зоне резания.Рис.7.8 Температурное поле (а) и распределение температуры в зоне резания (б).7.4 Зависимость температуры от элементов режима резанияМногочисленные исследования зависимости температуры от различныхфакторов показывают, что температура в зоне резания зависит от физикомеханических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометриирежущего инструмента и многих других условий.
Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания, в меньшей степени влияетподача, а влияние глубины резания почти не обнаруживается. Из геометрических параметров режущей части инструмента наиболее сильно на температурурезания влияют передний угол, главный угол в плане и радиус закругления привершине, сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок на вершинережущего лезвия инструмента.Различными исследованиями предложен ряд аналитических и эмпирическихформул для расчета температуры в зоне резания. Аналитические формулысложны и включают в себя большое число не всегда известных величин.
Эмпирические же формулы просты, но справедливы лишь в пределах условий проведения эксперимента. Структура эмпирических формул зависит от числа учтенных факторов, оказывающих какое-либо влияние на величину температуры взоне резания. Наиболее общими являются формулы вида:где: — температура в зоне резания, С ;- глубина резания, мм;- подача,;- скорость резания,;- константа, учитывающая условия резания.- показатели степени, показывающие степень влияния каждого элемента режима резания на температуру в зоне резания.Наиболее часто величина показателей степени для каждого из элементов режима резания находиться в пределах:;Это показывает, что наиболее сильно на температуру в зоне резания влияетскорость резания, слабее влияет подача, а глубина резания не оказывает на неесущественного влияния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
