125579 (690591), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

где - максимальная удельная сила резания по длине l режущей кромки; x – координата текущей i-ой точки вдоль ширины b площадки контакта СМП со стружкой [19].

В этом случае

,

где - среднее значение удельной силы.

Такой закон распределения нагрузки достаточно точно соответствует реальным условиям контакта СМП со стружкой. Аналогично находили распределение нагрузки в узлах, расположенных на задней поверхности СМП.

Кроме силы резания, на СМП действует сила зажима, возникающая в узле крепления, а также высокая температура в зоне резания. Эту температуру, найденную в узлах конечно-элементной сетки для различных условий резания, учитывали при расчёте напряжённого состояния СМП.

По нормальным и касательным напряжениям, полученным в результате расчётов в узлах конечно-элементной сетки, можно определить главные напряжения , а затем – эквивалентные напряжения, т.е. одноосные растягивающие напряжения, соответствующие рассматриваемому сложному напряжённому состоянию.

Проанализируем результаты моделирования напряжённого состояния СМП из твёрдого сплава Т15К6 при черновом точении стали 45. Вследствие действия контактных нагрузок и температуры наибольшие растягивающие напряжения наблюдаются вблизи режущей кромки и около вершины резца, а далее напряжения распространяются с разной интенсивностью по всей СМП. Высокие напряжения (особенно в трёхгранных СМП с отверстием) наблюдаются вдоль вспомогательной задней поверхности. За пределами зоны контакта стружки с передней поверхностью напряжения примерно в 2 раза меньше.

Напряжения, возникающие в одинаковых условиях резания около вершины трехгранной твердосплавной СМП, примерно в 1,5 раза выше, чем около вершины квадратной СМП, при их закреплении L-образным рычагом (данные получены при скорости резания v = 150 м/мин, подаче s = 0,8 мм/об, глубине резания t = 7 мм и главном угле в плане ).

Методом линейного регрессионного анализа была найдена следующая зависимость главных растягивающих напряжений в СМП от t, s, v и : . Значения показателей степени, полученные при разных способах крепления СМП, приведены в таблице. Легко заметить, что наибольшее влияние на напряжения оказывает подача.

Примечание. Данные в числителе дробей относятся к квадратной СМП, в знаменателе – к трёхгранной.

Главные сжимающие напряжения практически не зависят от формы СМП и способа её крепления. Для квадратной и трёхгранной СМП их рассчитывают соответственно по формулам

;

.

Рассмотренную выше методологию можно использовать и для анализа состояния инструмента при чистовой обработке.

В соответствии с принципами механики сплошной среды состояние материала в точке возможного разрушения определяется только уровнем действующих напряжений. Поскольку возникновение предельного напряжённого состояния обусловлено критерием появления трещин, тесно связанным с касательными напряжениями, и критерием их распространения, определяемым нормальными растягивающими напряжениями, то общий критерий прочности инструментальных материалов должен учитывать оба этих критерия. При низкой температуре в зоне резания инструментальные материалы разрушаются под действием нормальных растягивающих напряжений; с повышением температуры возрастает влияние касательных напряжений.

Процесс разрушения инструмента можно разделить на две стадии: первая – зарождение микротрещин; вторая – рост трещин, стабилизируемый пластической деформацией на их концах. На практике в результате хрупкого разрушения наблюдается либо выкрашивание режущих кромок, либо их сколы.

Выкрашивание вызывается поверхностными дефектами площадок контакта, неоднородностью структуры инструментального материала, остаточными напряжениями в поверхностных рабочих слоях инструмента. Выкрашиванию способствуют циклические изменения напряжённого состояния в режущем клине в момент его входа и выхода из контакта с деталью. Сколы происходят преимущественно по передней поверхности и по размерам сопоставимы с площадкой контакта.

Максимальное эквивалентное напряжение можно сравнить с допускаемым [ ]:

, (3)

где - предел прочности на растяжение;

К – коэффициент запаса хрупкой прочности.

Согласно работе [13] эквивалентные напряжения

,

где - параметр, определяющий долю деформации сдвига в разрушении;

- предел прочности материала на сжатие;

;

А – константа, определяющая статистическую сущность процесса разрушения и зависящая от характера дефектов в материале и размеров тела;

.

Если фактический коэффициент запаса хрупкой прочности [здесь K определяют из выражения (3)], то выбранные условия резания с заданной вероятностью P(W) недопустимы и их следует скорректировать.

Коэффициент рассчитывают на ПЭВМ по специально разработанной программе. Установлено, что в трёхгранных СМП даже при низком режиме резания K > [n] на вершине в верхнем слое. Вероятно, в этом месте возможно выкрашивание. В среднем и опорном слоях разрушение может произойти на вспомогательной задней поверхности вблизи вершины резца; при P(W) = 0,5 значение K [n]. В случае высокого режима резания (t > 5 мм; s > 0,6 мм/об) разрушение будет наблюдаться по всей площадке контакта и по вспомогательной режущей кромке, причём во всех слоях СМП K > [n], т.е. произойдёт скол её рабочей части.

В квадратных СМП при высоких режимах резания K > [n] на вершине СМП (в верхнем слое) и на вспомогательной задней поверхности вблизи вершины (в среднем и опорном слоях). Следовательно, при высоких режимах резания возможно выкрашивание главной и вспомогательной режущих кромок. С уменьшением вероятности безотказной работы до 0,5 значение K [n]. При более низких режимах резания разрушение квадратной СМП не должно наблюдаться. Смоделированная картина разрушений СМП из твёрдого сплава и из композита совпадает с реальной .

Решив неравенство K [n], можно определить границы допустимого изменения параметров режима резания для конкретных условий работы (рисунок 7.3). Указанное ограничение можно использовать при оптимизации режимов резания.

Рисунок 7.3 Зависимости критических значений подачи s от глубины t резания при обработке стали 25Л квадратной (сплошные линии) и трёхгранной (штриховые линии) СМП из твёрдого сплава Т15К6 (а), а также при обработке стали 20Х9 – П квадратной СМП и резцовой всиавкой из композита 10 (б): 1 – СМП закреплена L-образным рычагом; 2 – то же штифтом и прихватом; 3 – то же прихватом; 4 – вставка из композита 10

Таким образом, рассчитав напряжения в СМП легко оценить возможность её разрушения при различных условиях работы с учётом способа закрепления в корпусе резца и принять меры к предотвращению разрушения.

Выводы

В данной пояснительной записке было: проанализировано служебное назначение и технические требования к изготовлению детали, определён тип производства такт выпуска и партия запуска получаемой детали, проанализирована технологичность конструкции детали, произведён выбор и обоснование способа получения заготовки. При анализе технологического процесса были: рассчитаны припуски на механическую обработку поверхностей, проанализированы и обоснованы схемы базирования и закрепления на две операции, обоснование выбора металлорежущего оборудования, станочных приспособлений, режущего и мерительного инструмента на две операции, рассчитаны режимы резания, произведено техническое нормирование для двух операций.

Список литературы

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1 – М.: Машиностроение, 1978. – 728с.

2. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения – Мн.: Выш. школа, 1983. – 256с.

3. Худобин Л. В. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения – М.: Машиностроение, 1989. – 288с.

4. Маталин А. А. Технология машиностроения – Л.: Машиностроение, 1985 – 496 с.

5. Егоров М. Е., Дементьев В. И., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения – М.: Высшая школа, 1976. – 534с.

6. Корсаков В. С. Основы технологии машиностроения. Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1974. – 336с.

7. Боженко Л. І. Технологія машинобудування. Проектування та виробництво заготованок: Підручник. – Львів: Світ, 1996. – 368с.

8. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656с.

9. Методические указания и контрольные задания по курсу «Технология машиностроения» ч. II. Контрольная работа №2. Сост. А. У. Захаркин, А. У. Ягуткин, Харьков. ХПИ, 1984.

10. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку. ГОСТ 266645-85. Москва. Государственный комитет СССР по стандартам, 1989.

Характеристики

Список файлов курсовой работы