Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Немалую роль играет время резания, как определяющий фактор тепловой стойкости инструмента [29]. Более 80 % всей работы по срезанию припуска переходит в теплоту и лишь ничтожная ее часть расходуется на деформацию и сдвиг текстуры материала обрабатываемой заготовки. При кратковременных процессах, в частности при скоростном точении и фрезеровании, до 70 % теплоты переходит в стружку, 20 % - в окружающую среду и заготовки, остальное - в инструмент.
В условиях кратковременного контакта резца с заготовкой (2 ... 3 с), а затем длительного периода вспомогательного хода (20 ... 25 с) резец охлаждается до температуры окружающей среды (рис. 2.2). При таких условиях температура в зоне контакта резца с заготовкой составляет 450 ... 550 °С. Например, при тангенциальном (кратковременном) точе-
28
ЗАВИСИМОСТИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
Фрезеро- Тангенциальное бание точение
I Строгание
Радиальное и продольное точение
Токарное строгание
0,1 0.7 0.30,ч O?0.010
1 J 4 5678 НҐ 2 3 4 5678 10' 2 J 4 567т,с
Рис. 2.2. Зависимость стойкости резца от времени контакта:
материал резца - твердый сплав Т15К6; материал заготовки - сталь ШХ15 (штриховая линия), сталь 4OX (сплошная линия); режим резания (без охлаждения) -V = 160 м/мин, 5 = 0,1 мм/об, а = 0,1 мм, t = 3 мм
нии заготовки из стали 40 со скоростью резания 220 м/мин температура в зоне контакта, по данным шести замеров методом естественной термопары, составила 530 °С. Для таких же режимов резания в условиях длительного продольного точения без охлаждения температура стабилизировалась при 820 °С, что почти на 300° выше, чем при кратковременных контактах, чередуемых с длительным охлаждением. Действие высоких температур существенно снижает стойкость инструмента, что проявляется в косвенной зависимости стойкости от времени контакта.
Разнообразие моделей свидетельствует об углублении познания процесса резания, однако означает отсутствие единого достоверного критерия выбора оптимальной скорости резания и в ряде случаев приводит к противоречивым рекомендациям.
Для определения скорости резания, соответствующей наибольшей производительности, необходим комплексный анализ сопутствующих явлений.
2.2. КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ
Существующие методы определения оптимальных режимов обработки учитывают вторичные явления в зоне резания. Основной причиной, вызывающей появление вторичных и всех последующих явлений в
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ 29
зоне резания, является сила резания. Она определяет работу формообразования и, следовательно, количество выделившейся теплоты, температуру деформируемых слоев, термоЭДС, характеризует механические свойства материала и обрабатываемой заготовки, степень их взаимодействия в зоне резания. В свою очередь, любое изменение этих параметров сказывается на силе резания. Следовательно, зависимость силы от скорости отражает характер пластических деформаций.
Зависимости других параметров процесса резания (усадки стружки, температуры, пластических деформаций и удельных сил резания) от скорости аналогичны зависимости от силы. В зоне скоростей, соответствующей минимальной силе резания, наблюдаются минимальные деформации, усадка стружки и температура резания, а в зоне скоростей, соответствующей максимальной силе резания, - наибольшие деформации и температуры. Следовательно, сила резания является индикатором всего комплекса различных по степени воздействия на процесс резания физико-механических факторов. Чем она меньше, тем благоприятнее условия формообразования. Неустойчивость взаимодействия факторов отражается в полиэкстремальной зависимости динамической силы резания от скорости с убывающими экстремальными значениями по мере увеличения скорости резания.
Значительно ускоряет комплексное исследование механической обработки способ отделения корней стружки в условиях тангенциального точения, при котором происходит непрерывное и плавное уменьшение толщины среза [5]. Способ позволяет всего лишь за один ход резца проследить характер пластических деформаций для среза любой толщины, условия возникновения, существования и исчезновения нароста при одной и той же частоте вращения.
Для этого в испытуемом образце - шайбе / (рис. 2.3, а) сверлят отверстия на различных расстояниях рь р2, р, от центра заготовки О. В отверстиях плотно устанавливают заглушки 2 из того же материала, что и материал образца. Касательно к отверстиям обрабатывают пазы. Число отверстий соответствует числу измеряемых толщин среза. При точении с касательным движением подачи лезвие резца 4 описывает циклоидальную кривую 3, расстояние между соседними витками которой, измеренное в радиальном направлении к центру заготовки, соответствует толщине среза на радиусе меньшего витка. Для любой толщины среза а, расстояние от оси отверстия d до центра заготовки
Pi =г,+5,-<//2,
зо
ЗАВИСИМОСТИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
3
4 5
6
б) В) г) д)
Рис. 2.3. Схема комплексного исследования процесса резания при бесступенчатом получении корней стружки (а), в свободном резании (б)> резании прямым (в), проходным (г) и прорезным (д) резцами
