granovskij_rm (831076), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Большая часть выделяющейся в плоскости 1-2-3-4 теплоты (2з и часть выделяющейся в плоскости 1-2-5-6 теплоты (гз идет на нагрев опружки и уносится ею из зоны резания. Эта часть отводимой теплоты обозначается дз. Часть выделяющейся в плоскости 1-2-5-б теплоты 122 и часть выделяющейся в плоскости 1-2-7-8 теплоты Дз нагревают мипалл режущей части резца и постепенно распространяются по всей массе ега карлуса. Металл резца является проводником второго потока отводимой теплоты ц,.
Часть выделяющейся в плоскости 1-2-3-4 теплоты До некоторая часть теплоты (2в и часть выделЯющейсЯ в плоскости 1-2-7-8 теплоты (2з пРоникают и металл обрабитыпаемой заготовки и нагреваюзп ее. Эта отводимая теплота обозначается цз. Часть обще~о количесгва выделяющейся теплоты отводится иэ зоны резиния в окружающую среду. При резании всухую зта теплота це отводится в окружающую воздушную среду излучением.
Если работа ведется с поливом зоны резания струей жидкости, то кроме излучения часть теплоты це отводится за счет нагрева и парообразования охлажлающей жидкости. Часть выделившейся в плоскостях 1-2-5-б и 1-2-7-8 теплоты накапливается в тонком приграничном Слое материала инструмента, прилегаюшем к указанным плоскостЯм. Эта часаь теплоты да вызываепа повышение темпвроапуры на режуиуем лезвии. рис. 6;3. Отыал теплоты иа юны резании: Ч, — ° стРУа1кУ", Ча — ° ннстРУнент: чав ° обрабатыеаенув аагетоеку: Еа — ° окруаввщув среду; Ч, — накопление теллаты ° лритраниннан слое лыеил ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС. Под тепловым балансом резания понимается равенство теплоты, выделяюшейся в зоне резания, и теплоты, удаляемой из нее за тот же промежуток времени.
Таким образом, в каждое мгновение при резании должно иметь место равенство приходной и расходной частей: (8.3) (с! +(с2 +02+(сс 111+112+из+с(с+Ь' Выражение (83) называется у р а в н ением теплового баланса. Изменение условий резания приводит к изменению соотношения составляющих приходной и расхолной частей уравнения теплового баланса. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СЛАГАЕМЫХ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА. При различных условиях резания могут возникать разнообразные ситуации. Первая ситуация — суммарное коли- чество теплоты Ед, отводимое потоками 41 42 42 и йа, Равно суммарному количеству выделяюшейся теплоты Е(2 всех источников теплообразования, т. е. 111 + из + из + чс = (са + (са + (аз + (сс.
В этом случае слагаюшвя расходной части баланса с)а = О. Во второй ппуацви количество отводимой теплоты ЕО с(1+йа+йз+с(с меньше суммарного количества генерируемой теплоты Е Д = Д1 + Да + Дз + Дс. При этом в тонком приграничном слое, прилегающем к контактным плошелкам 1-2-5-6 на передней и 1-2-7-8 на задней поверхностях резца, остаточное количество теплоты 42 УвеличиваетсЯ, что пРиводит к повышению температуры лезвия. Количество теплоты 42 может быть сравнительно мало, но его бывает достаточно, чтобы температура в малой массе, образуюШей приграничные слои на задней и передней поверхностях лезвия, повысилась на несколько десятков градусов. В треп ей ситуации количество отводимой теплоты Е д = 41 + 42 + 42 + ос больше суммарного количества выделяюшейся теплоты ЕД = Д1 + Дз + (22 + Дс. Как было экспериментально установлено, это происходит потому, что тепловой поток оа постепенно прогревает резец, а с повышением температуры существенно повышается коэффициент теплопроволносги инструментальных материалов (см.
рис, 2.2). В связи с этим улучшаются условия эвакуации теплоты от более нагретых к менее нагретым частям резца и в результате температура на его лезвии снижается. На рис 8.4 в графической форме представлено относительное изменение всех слагаемых уравнения (8.3) в зависимости от скорости резания с На верхней части показана закономерность изменения процентного содержания слагаемых приходной, а на нижней — расходной части тела лового баланса. По обШемапнпюстроительным нормативам по режиьаам резания углеродистой стали 45 резцами, оснащенными пласпснками твердого сплава Т15Кб, для практического использования рекоменлуетсл диапазон значений скоростей резания и = 100 ...
200 м/мин. Поэтому приведенный на рис 8.4 скоростной интервал можно разделить на три условных участка: а) участок пониженных режимов резания (и < 100 м/мии); б) учаспж рекомендуемых йэс 111 режимов резания 1е = ЮО ... 200 м/мнн); в) участок повышенных режимов резания 1в > 200 м/мин).
Во всех трех скоростных диапазонах теплота Ц, составляет 75...80% всей приходной части баланса. Это означает, что пластическая деформация стружкообразо- Рис. Зжй Зовисиность соотношении слогасных теллоаого баланса от скорости ре- зании ванна является основным источником тепловыделения. С увеличением скорости резания возрастаег количество теплоты, выделяющейся в результате трения стружки с передней поверхностью инструмента.
Если в первом скоростном диапазоне доля теплоты Дз составляет 19%, то во втором )аз м 21 5,' и в третьем Д, гс 22,5 % всей приходной части баланса. Таким образом, механическая работа сил трения на передней поверхности лезвия резца — второй по значимости источник тепловыделений, доля которого с увеличением скорости резания возрастает. Перераспределение содержания выделяющейся теплоты между источниками Д, и Дз в первом скоростном диапазоне (и ( 50 м/мин)„приводящее к появлению на графике экстремума, связано с наличием в этом диапазоне скоростей резания интенсивного наростообразования на режущем лезвии. Как указывалось в гл. б, это ведет к тому, что фактический передний угол режущего лезвия увеличивается, что сказывается на изменении условий трения между стружкой и передней поверхностью лезвия.
Следствием этого является относительное уменьшение количества теплоты Д,. Количество теплоты Дз, выделяющейся за счет работы снл трения на задней поверхности резца, в первом скоростном диапазоне составляет ж 3,5 У, общего количества генерируемой теплоты и с увеличением скорости резания во втором скоростном диапазоне уменьшается до ж 2,5 5', а в третьем до ж 2%. Удельное значение теплоты Д4 во всех скоростных зонах практически остается постоянным и составляет всего лишь 0,5%, занимая последнее место в приходной части теплового баланса.
Анализ изменения составляющих расходной части теплового баланса показывает, что самой большой из них по значимости является составляющая до т. е. что основное количество теплоты уносит с собой из зоны стружкообразования срезанная стружка.
При работе в диапазоне малых скоростей ршания стружка уносит б8% общего количества выделившейся теплоты, во втором диапазоне скоростей 77%, а в третьем диапазоне повышенных скоростей резания 75 ы Таким образом, наибольшее удельное значение уносимая стружкой теплота 9, имеет в диапазоне рекомендуемых рабочих скоростей РезаниЯ. ДолЯ теплоты 9ь отводимой в тело резца, составляет незначительную часть расходной части баланса, уменьшающуюся с увеличением скорости резания.
Если в первом лнапазоне скоростей она составляет в среднем 5%, то во втором диапазоне происходит ее уменьшение до ге3%, а в третьем — до ге2% всего отводимого из зоны стружкообразовання количества теплоты. Третья сосгавлающаа 9з, выРажающаЯ количество теплоты, отводимой в тело заготовки, наоборот, возрастает с увеличением скорости резания. Составляя в первой зоне скоростей ж2 ~ общего количества отводимой теплоты, ова повышается до 6% во второй зоне и до ъ 8% в третьей.
Теплота 9„, отводимая в окружающую среду, занимает относительно остальных составляющих второе место в расходной части баланса, но ее значимость уменыпается с возрастанием скорости резания. Так, достигая в первом диапозоне скоростей резания в среднем ге24% общего количества теплоты, удельное значение ее уменьшается во втором диапазоне до ге 12,5 %, а в третьем до ге 9 %. Как абсолютное, так и относительное количество акхумулируемой в теле резца теплоты 4, невелико и возрастает с ростом скорости резания от -1 до юб%. Но, как указано было выше, оно играет существенную роль на значение температуры на режущих кромках инструмента.
ф 8.2. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ Количественные оценки тепловых явлений, происходящих в зоне стружкообразования, производят различными методами. Измерение количества теплоты, выделяющейся при резании и отводимой перечисленными выше путями, может осуществляться, например, калориметрическим способом. При измерении температуры применяются методы термокрасок, сравнительный анализ цветов побежалости стружки и обработанной поверхности, методы оптической пирометрии.
Наибольшее применение для измерения температуры в зоне стружкообразования нашли различные варианты метода термоэлектрической эмиссии. ТЕРМОПАРА. Экспериментальное определение температуры в процессе резания чаще всего производится различного рода термопарами,действие которых основано на открытом в начале прошлого века академиком Российской Академии наук Ф. Эпинусом термоэлектрнчества. Суть этого явления заключается в том, что если в точках 1 и 2 (рис.
8.5) соединить два металлических проводника А и Б разного химического состава, то при условии, что температура в точке ! больше температуры в точке 2 (0~ > Ох), в замкнутой цепи появляется злехтродвижущая сила Е„; = Й(О~ — Ох), п)юпорцнонвльная разнице температур. Если температура точки 2 (так называемой свободной точки) термопары постоянна, то электродвижущая сила, создаваемая термопарой, будет зависеть только от температуры О, рабочей точки 1. Для измерения значений Элехз7юдвюхущей СИЛЫ Ехд между точками 3 и 4 подключают гальванометр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
