20.Структура эмперической формулы для температуры в зоне резания.

Применяется для изучения законов распределения температур и по рабочим поверхностям инструмента на основе метода источников тепла. Сущность этого метода заключается в следующем: температурное поле возникает в теплопроводном теле вод действием источников тепла в любой форме движущегося или стационарного, дествующего временно или непрерывно, можно получить как результат комбинации температурных полей, возникающих под действием системы точечных временных источников. Дифференциальное уравнение теплопроводности имеет следующий вид:

Кельвин решил это уравнение для случая, когда в неограниченном теле вспыхнул и одновременно погас (t=0) точечный источник, выделивший некоторое количество тепла q. q((x_U,y_U,z_U,t=0).

Уравнение, описывающее температурное поле:

Используя данное уравнение можно получить выражение, описывающее температурное поле, возникающая под действием источников различной формы стационарных или движущихся. В частности, инструмент может быть представлен как неограниченный режущий клин, на передней и задней поверхности которого действуют 2 плоских стационарных источников постоянной интенсивности.

Многочисленными экспериментальными исследованиями зависимость между температурой в зоне резания, скоростью резания и параметрами срезаемого слоя можно описать таким образом:

C_Q – зависит от рода и механических свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента и применения СОЖ.

1. Влияние обрабатываемого материала. Свойства материала можно разделить на физико-механические и термо-физические (теплоемкость). С увеличением прочности и вязкости при прочих равных условиях затрачивается большая работа на резание, а значит температура в зоне резания возрастает. С понижением теплопроводности и теплоемкости материала заготовки тепло из очагов образования растекается хуже, значит температура в зоне резания повышается

2. Влияние геометрических элементов и конструктивных параметров инструмента. Наибольшее влияние оказывает g,f,r . g оказывает сложное влияние. При малых g увеличивается деформация зоны резания, а следовательно работа, затрачиваемая на резание, следовательно увеличивается тепловыделение, но в то же время большой объем головки инструмента улучшает теплоотвод. При больших значениях g все наоборот.

f (главный угол в плане). Чем больше значение f , тем больше температура резания. Это связано с уменьшением ширины стружки, уменьшением длины активной части режущей кромки, а значит активного объема головки резца, что уменьшает теплоотвод.

Чем больше r (радиус скругления при вершине), тем меньше температура резца, так как улучшается теплоотвод, хотя тепловыделение несколько увеличивается.

Влияние a (заднего угла) выражено в меньшей степени, в основном связано с трением на задней поверхности.

Влияние f₁ (вспомогательный угол в плане) также в меньшей степени.

Его уменьшение улучшает теплоотвод, что уменьшает температуру резца. На температуру резца оказывает влияние площадь поперечного сечения державки. Чем больше площадь поперечного сечения, тем лучше теплоотвод.

3. Влияние СОЖ. Способствует уменьшению тепловыделения, так как облегчает процесс стружкообразования и уменьшает трение, а также СОЖ поглощает и отводит часть выделившегося тепла, тем самым снижает температуру резца. Чем выше теплоемкость и теплопроводность СОЖ, тем выше эффект охлаждения;

4. Влияние элементов режимов резания. Изучая зависимости вида (а) была установлена закономерность между показателями степеней m>n>q, то есть на температуру в зоне резания наибольшее влияние оказывает скорость резания, наименьшее влияние величина срезаемого слоя (в). Таким образом, для уменьшения температуры резания приданной площади среза, необходимо работать с возможно большим отношением в/а, то есть широкими, но тонкими стружками.

Все показатели степени m,n,q<1. С увеличением V тепла в единицу времени выделяется больше, но ее большая часть уходит в стружку и уносится ею. Поэтому температура растет, но не пропорционально.

С увеличением b выделенное тепло увеличивается пропорционально увеличению ширины, но во столько же раз увеличивается зона, отводящая тепло, поэтому влияние b на температуру незначительно. Величина показателей степени лежит в пределах:

0,25<m<0,75 0,15<n<0,45 0,05<q<0,15

Отсюда видно, что величина и глубина резания, влияют на температуру с той же интенсивностью, что и толщина и ширина срезаемого слоя.

21. Упрочнение и разупрочнение в процессе резания.

При резании в резуль­тате пластической деформации срезае­мого слоя и слоя основной массы ме­талла обработанная поверхность всег­да имеет более высокую твердость. Глубина упрочненного слоя достигает 1—2 мм. Степень повышения твердости к глубина слоя упрочнения зависят от механических свойств металла, угла резания, радиуса закругления режу­щей кромки инструмента, величины по­дачи, скорости резания и свойств при­меняемой СОЖ. Чем мягче и пластич­нее металл, тем большему упрочнению он подвергается. Чугуны меньше под­даются упрочнению, чем стали. Чем больше угол резания, радиус закругле­ния режущей кромки и толщина среза, тем степень упрочнения выше. Приме­нение СРЖ уменьшает глубину упроч­ненного слоя и твердость. Упрочнение снимается отжигом и нормализацией.