granovskij_rm (831076), страница 31
Текст из файла (страница 31)
этих трех прямых может быть выражена своим уравнением, которые после потенцирования имеют такой общий вид: (7.17) Р = с„;с"'. Для каждого скоростного интервала числовые значения коэффициента с„, и показателя степени в, определяются по уже известной методике. На заключительном этапе выводится общее уравнение функциональной зависимости Р =/,(г, 5, НВ, с). В каждом из предшествующих этапов эксперимента исследовалась степень влияния на силу резания Р только одного параметра при непременном условии постоянства всех прочих параметров.
При этом в экспериментально найденных частных степенных зависимостях измеренное значение силы Р выражается как произведение двух сомножителей: постоянного коэффициента с, и переменного по значению независимого параметра хо Найденные в экспериментах значения коэффициента с~ на каждом зтаие отражали влияние параметров, которые поддерживались постоянными и оказывали некоторое суммарное воздействие. В то же время второй сомножитель х", отражал влияние на значение Р только исслелуемого на паннам этапе фактора.
Следовательно, значения показателей степени, найденные на предшествуюпшх этапах, имеют общий характер и могут быть введены в обобщенное уравнение, в то время как значения коэффициента с, имеют частный характер и справедливы только в условиях эксперимента на каждом проведенном этапе. В связи с тем, что все полученные на предшествующих этапах частные функциональные зависимости однотипны и представляют собой степенные уравнения, обобщенное уравнение для нахождения силы резания Р может иметь следующий вил: (7.18) Р = срт"8г (НВ7х00)' с".
Числовое значение постоянного коэффициента ср может быть на)щена, если, разрешив это уравнение относительно постоянного коэффициента, т. е. с„= = Р/) )*Р (НВ/200)" с" (, подставлять в него взятые нз протоколов конкретные сочетания полученных при проведении экспериментов значений силы резания и независимых факторов. Для увеличения точности вычисления значения коэффициента ср берут некоторое количество л таких сочетаний (обычно достаточно и = 5... 1О) и окончательно значение коэффициента ся определяется как среднее арифметиче(' ( /) н я я тичное ср = ~/ 2 ел~/л значение. г В 7.$.
ИОЩНОСТЬ И ЭНЕРГОЗАТРАТЫ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ МОЩНОСТЬ. Для разрушения материала срезаемого слоя и превращения его в стружку необходимо затратить некоторое количество энергии и произвести работу резания. Мощность, непосредственно затрачиваемая на осуществление процесса резания, называется э ф ф е к- тивной мощностью и обозначается )э',.
Если при резании направления действующей силы резания Р н скорости резания и совпадают, то (7.19) !эе, = 60Ро. Если выразить Р в килоньютонах, а о в метрах в минуту, то получим единицу мощности — киловатт. Учитывая коэффициент полезного действия кинематических цепей з) < 1, мощность электродвигателя металлорежущего станка может быть определена по формуле (7.20) ~ел ~е/1). Эффективная мощность Ж, в общем случае является суммарной мощностью, затраченной в процессе резания всеми составляющими Р„, Р, и Р„силы резания Р.
Мощность осевой составляющей силы резания !э',„= Р л5, где л — частота вращения обрабатываемой заготовки; 5— продольная подача. Мощность радиальной составляющей силы резания Ж = Реосоз 90' = О, так как вектор Р„йерпендикулярен вектору Ю. Мощность вертикальной составляющей Р направление которой совпадает с направлением скорости резания, определяется уравнением Ж = Р,о. Следовательно, эффективная мощность с использованием этих уравНЕНнй Онрсдспястоя КаК !э', = Д1 + И, + + !ч = Р„л5 + Р,о.
Скорость подачи, выраженная произведением л5, примерно на два порядка меньше окружной скорости о. Поэтому мощность Ж составляет 1 ... 2;г,' всей затраченной эффективной мощности, а основная доля эффективной мощности (98... 99;г) приходится на составляющую !ч . В связи с этим, аналогично тому как в расчетах часто условно заменяют общую силу резания Рр ее главной составляюп1ей Р, (см.
э 7Л), расчет эффективной мощности производится по уравнению (7.19), где цод величиной Р условно принимается вертикальная составляющая Р, силы резания. ЭНЕРГОЗАТ РАТИ. На обработку металлов резанием в масштабах страны расходуется огромное количество электроэнергии. В связи с этим встает одна из актуальных задач, поставленных партией и правительством перед машиностроительной промышленностью, заключающаяся в строгой экономии электроэнергии, расходуемой на промышленные надобности.
Расход энергии на резание зависит от многих факторов. К основным факторам относятся вид обрабатываемого материала, вид и назначение режущего инструмента и режимы резания. Мерой энергозатрат на обработку металлов резанием может слувэпь удельная величина, равная по числовому значению отношению энергии, затраченной в течение ! ч на срезание стружки, к массе стружки: (7.21) Э = 1,67 10 зРо/т где т, — масса слоя металла, кг, срезаемого с заготовки за 1 ч непрерывной работы лезвия инструмента Для наиболее часто встречающихся видов обработки, таких„как точение, растачивание, сверление, рассверлнванне, зенкерование и развертывание, масса стружки, срезанной с заготовки за один час непрерывной работы инструмента, численно равна массе трубы с наружным диаметром )7, мм, равным диаметру инструмента или обрабатываемой поверхности заготовки, с толщиной стенки, равной глубине резания г, мм, и длиной ! = 605л, мм, где л — частота вращения заготовки или инструмента, об/мнн; 5 — подача, мм/об Если площадь поперечного сечения такой условной трубы равна А = яФ/4 — я (!1 — 2с)'/4 = яг (!1 — с), то объем условной трубы Д = А! = 60яг ()7 — г) 5л.
Учитывая плотность р обрабатываемого материала, кг/мэ, масса условной трубы гь следовательно, масса стружки, образовавшейся в течение 1 ч непрерывной работы, равна т, = 6 10 ~яг (!) — г) 5лр. Если перейти от частоты вращения л заготовки или инструмента к скорости резания о = 10 знал, м/мин, то (7.22) т = 6 1О эг(! — г/1))5ор.
107 При фрезеровании масса стружки, срезаемой за 1 ч непрерывной работы инструмента, равная массе слоя шириной В, толщиной г и длиной 1= бопг5, (5,— подача, мм/зуб; х — число зубьев фрезы), подсчитывается по формуле т, = 6.10 ьВгпгб,р. Заменив частоту вращения скоростью резания, получим (7.23) ги„= 6. !О ьВПяб,р/(л0). Общий вид уравнения, выражающего величину энергозатрат на срезание с заготовки металла массой 1 кг за 1 ч непрерывной работы инструмента, получаем, полставив выражения (7.22) или (7.23) в формулу (7.21).
Для точения оно имеет вид (7.24) Э = О278. !ОзР/(г(1 — г/13) 801, а лля фрезерования (7.25) Э = 0,278 10зРя/3//(ВггБ, р). Из этих уравнений видно, что энерго- затраты не зависят от скорости резания о. Для анализа зависимости значения энергозатрат от режимных параметров г, 8, НВ и диаметра В заменим в уравнении (7.24) силу резания Р экспериментальной зависимостью (7.!8) от этих параметров: (7.26) Э = с.,(НВ/200)'/[г~ *8' Р(! — г/В) р], где с, = 0,278ср. Эффективная моптость по уравнению (739) определяется суммарной работой всей системы сил, действующих в зоне резания. Некоторая ее часть (-55,') в процессе резания тратится на образование внутренних остаточных напряжений, а также на упрочнение пластически деформированного металла стружки и поверхноспюго слоя обрабатываемой заготовки. Остальная часть (ж95%) затраченной при резании энергии выделяется в зоне резания в виде теплоты.
в Теплота и температура в зане Резания $8.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ, В зоне стружкообразования можно выделить зоны, в которых в результате контактного взаимодействия и деформаций обрабатываемого материаль происходит генерирование теплоты. В результате силового воздействия лезвия резца металл срезаемого слоя при пересечении плоскости скалывания 1-2-3-4 (рис. 8.1, а) подвергается пластической деформации и разрушению, характерным для металлов, образующих спивную стружку или стружку скалывания, или хрупкому разрушению„характерному для металлов, образующих стружку надлома. Почти вся механическая работа, затраченная иа пластическую деформацию и разрушение металла в процессе сьяружкообразования, составляет первый источник выделения теплоты Оь Обласп генерирования этой теплоты охватывает зону наибольших пластических деформаций, т.
е. плоскость скалывания. Срезанная стружка, скользя по передней поверхности лезвия резца со скоростью р р —— 1р, где Ц вЂ” усалка стружки, р — скорость резания, преодолевает сопротивление силы трения Р„,„. Механическая работа силы трения, распределенной по контакпюй площадке 1-2-5-6 на передней поверхности лезвия (рис 8.1, б), может быть найдена как (8Д) А,р „— — Рр „ьб,г, где г — время осущесгвления процесса резания.
Работа сил трения на передней поверхности лезвия резца является вторым источником выделения теплоты Дм Область р енерирования этой теплоты— контактирующие друг с другом прирезцовая поверхность стружки и передняя поверхность лезвия инструмента. Задняя поверхносп лезвия резца, ограниченная контуром 1-2-7-8 (рис. 8А, б), в процессе резания скользит по воспроизводимой лезвием поверхности резания со скоростью резания щ преодолевая силу трения 1а,р,. Работа снл трения (8.2) А, а=р,р,пт Рис. ВА. Источники теплооброзования: 1)з — е плоскости скалывания 1-2-2-Сз ЧЗ вЂ” на передней паввркнастн лезвия 1-2-2 й; 1)з- на задней паверкнастн пез. вяя 1.2-7.В Рис.
82. Источник теплообразовония згл впе- реди плоскости скалываний осуществляется по задней поверхности лезвия, находящейся в контакте с поверхностью резания. Работа сил трения па задней поверхности лезвия инструмента является третьим источником теплоты з2„выделяющейся при резании. Непосредственными измерениями установлено повышение микротвердости в металле, прилегающем к плоскости скалывания (заштрихованный иа рис. 8.2 участок обрабатываемого металла). Повышение микротвердости указывает на то, что силовое поле, действующее в плоскости скалывания 1-2-3-4 (см.
рис. 8.1, а), распространяется также на некоторый, прилегающий к ней обеем металла и вызывает в нем пластическую деформацию, приводящую к росту внутренних остаточных напряжений. Работа, затраченная на пласнщческую деформацию металла нгред плоскостью скалывания, является четвертым источникам теплоты Дв. ОТВОД ТЕПЛОТЫ ИЗ ЗОНЪ) РЕЗАНИЯ. Так как процесс резания обычно является достаточно продолжительным и устойчивым, то непрерывно выделяющаяся за время работы теплота также непрерывно отводится из зоны резания (рис. 8.3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
