4.Параметры, влияющие на температуру резания.

Температура резания может изменяться в широких пределах и зависит от многих параметров, таких как: обрабатываемый материал, ширина и толщина срезаемого слоя, элементы режимов резания, геометрические параметры инструмента (рис.1.9.).

Обрабатываемый материал.

Температура резания зависит от мощности тепловых источников в зоне деформации и на передней поверхности инструмента и интенсивности перехода тепла в деталь и инструмент. При резании определенного материала температура резания растет с увеличением скорости резания и размеров срезаемого слоя. Их влияние на температуру резания неодинаково. Существует формула, связывающая температуру резания с толщиной, шириной срезаемого слоя и скорости резания при работе различными инструментами:

Уровень температуры зависит от рода и механических свойств обрабатываемого материала. Чем больше работа, затрачиваемая на резание, тем выше и температура резания. С увеличением твердости и прочности обрабатываемого материала температура резания возрастает.

Рис.1.9. Параметры, влияющие на температуру резания.

5. Классификация сотс.

Современные СОТС – это сложные многокомпонетные системы органических и неорганических веществ. На сегодняшний день существует большой ассортимент СОТС, обладающих разными физико-химическими и технологическими свойствами. Эти свойства помогают установить области их рационального применения.

СОТС предназначены для смазки поверхностей трения, охлаждения режущего инструмента и обрабатываемой заготовки облегчения процессов деформирования металла, своевременного удаления из зоны резании стружки и продуктов износа инструмента, а также для временной защиты изделий и оборудования от коррозии. Благодаря этому СОТС в значительной мере определяют экономичность и надежность работы многочисленной и разнообразной металлообрабатывающей техники, а именно - увеличивают стойкость режущего инструмента, улучшают качество изделий, снижают силы резания и потребляемую мощность.

За последние годы ассортимент и объемы применения СОТС существенно расширились. Все СОТС по их агрегатному состоянию разделены на четыре типа — газообразные, жидкие, пластичные и твердые, которые, в свою очередь, по химическому составу, структуре и назначению разделены на классы, подклассы, ряды, группы и подгруппы.

1.Газообразные СОТС. В качестве СОТС этого типа применяют нейтральные (азот, аргон, гелий) и активные (кислород-содержащие: воздух, кислород, диоксид углерода) газы. Активные газы не только играют роль охладителя, но и защищают поверхность трущихся металлов от изнашивания, образуя на них оксидные пленки.

В среде кислорода можно затачивать режущий инструмент из инструментальных сталей и твердых сплавов, точить и сверлить кислостойкие и жаропрочные сплавы, шлифовать специальные стали и сплавы. Однако применение газообразных СОТС не получило широкого распространения в практике.

2.Жидкие СОТС (наиболее распространенные). Их принято называть смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ). СОТС этого тина разделены на классы: масляные, водосмешиваемые (водные), быстроиспаряющиеся и расплавы некоторых металлов. Ниже дана краткая характеристика жидких СОТС.

Масляные жидкие СОТС. Представляют собой в большинстве случаев высокоочищенные нефтяные масла вязкостью при 50°С 2—40 мм²/с без присадок или с присадками различного функционального назначения. Иногда в качестве основы масляных жидких СОТС используют синтетические масла или их смеси с нефтяными маслами. Однако, несмотря на отдельные преимущества, таким жидким СОТС пока трудно конкурировать по цене с жидкостями на основе нефтяных масел. Масляные СОТС обладают хорошими смазывающими свойствами, обеспечивают продолжительный срок службы режущего инструмента, предохраняют обрабатываемый металл и детали станков от коррозии. Масла без присадок применяют при обработке магния, латуни, бронзы, меди и углеродистых сталей при легких режимах резания. Однако они малоэффективны при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов, особенно при тяжелых режимах резания. Антифрикционные, противоизносные и противозадирные присадки обеспечивают повышение эффективности масляных жидких СОТС и возможность их применения при обработке труднообрабатываемых металлов. Недостатками масляных СОТС являются сравнительно низкие охлаждающие свойства и низкая термическая стабильность, пожароопасность, повышенная испоряемость и высокая стоимость.

Для масляных жидких СОТС установлены три подкласса – нефтяные масла без присадок, с жировыми добавками, с добавками противоизносных, противозадирных и других присадок.

Водосмешиваемые жидкие СОТС. Такие жидкие СОТС могут содержать эмульгаторы, нефтяные масла, воду, спирты, гликоли, ингибиторы коррозии, бактерициды, противоизносные, противозадирные и антипенные присадки, электролиты и другие органические и неорганические продукты. Эти жидкие СОТС применяют в виде эмульсий или истинных водных растворов при абразивной и лезвийной обработке (легкие и средние режимы резания) черных и цветных металлов. Преимуществами водосмешиваемых СОТС является более высокая, чем у масляных СОТС, охлаждающая способность, относительно низкая стоимость, пожаробезопасность и меньшая токсичность, недостатками – сравнительно невысокие смазывающие свойства, низкая эффективность на отдельных операциях и недостаточно высокая стабильность свойств во времени.

Водосмешиваемые СОТС разделены на четыре подкласса — эмульгирующиеся (эмульсолы), полусинтетические, синтетические, растворы электролитов.

Эмульгирующиеся жидкие СОТС (эмульсолы) представляют собой смеси нефтяного масла, эмульгаторов, веществ связок, ингибиторов коррозии, биоцидов, антипенных и других присадок. При смешивании с водой они образуют эмульсии. В качестве основы эмульсолов используют средневязкие нефтяные масла нафтенового или смешанного типа, содержание которых в эмульсоле может достигать 85%. Применяют эмульсолы в виде 1—5%-ных эмульсий в воде.

Полусинтетические жидкие СОТС принципиально не отличаются от эмульсолов по компонентному составу, однако существенно отличаются от них по концентрации компонентов. Основу полусинтетических СОТС составляют вода (до 50%) и эмульгаторы (до 40%)- Обязательным компонентом является маловязкое (3—10 мм²/с при 50 °С) нефтяное масло. Полусинтетические СОТС, как и эмульсолы, могут содержать биоциды, противоизносные и противозадирные присадки. Их используют в виде 1— 10%-ных водных растворов (прозрачных или слегка опалесцирующих).

Синтетические жидкие СОТС представляют собой смеси водорастворимых полимеров, поверхностно-активных веществ, ингибиторов коррозии, биоцидов, антипенных присадок и воды. В их состав для повышения смазывающих свойств вводят противоизносные и противозадирные присадки. Синтетические жидкие СОТС могут быть изготовлены в виде порошков. Их применяют в виде 1—10%-ных водных растворов.

Растворы электролитов иногда относят к подклассу синтетических СОТС. Такие жидкие СОТС отличаются от синтетических жидкостей составом присадок, смазывающими и другими свойствами. Часто растворы электролитов комбинируют с моно-, ди- или триэтаноламинами.

Быстроиспаряющиеся жидкие СОТС. Основу этих СОТС составляют быстроиспаряющиеся галогенпроизводные углеводородов. Испаряясь, они охлаждают режущий инструмент и обрабатываемое изделие и оставляют на трущихся поверхностях тонкие смазывающие слои присадок, входящих в их состав. Быстроиспаряющиеся СОТС применяют при обработке резанием труднообрабатываемых сплавов и пакетов из пластин разнородных металлов на операциях сверления, развертывания, нарезания резьбы и протягивания.

Расплавы металлов (олова, кадмия, висмута, цинка) применяют при обработке резанием тугоплавких металлов, жаропрочных сталей, титана и его сплавов. При использовании жидких металлов в качестве СОТС существенно повышается стойкость режущего инструмента. Однако применение жидких металлов в условиях массовой обработки металлов крайне затруднено.

Каждый из подклассов жидких СОТС по степени коррозионного воздействия на медь подразделен на два ряда — активные и неактивные.

3.Пластичные СОТС. Обычно представляют собой пластичные смазки. Их используют в мелкосерийном производстве при нарезании резьбы (метчиками и плашками), сверлении отверстий вручную, на отдельных операциях протягивания и развертывания, при полировании и обработке металлов напильниками. Применение пластичных СОТС ограничивается трудностью введения их в зону резания, невозможностью сбора, очистки и повторного применения. Пластичные СОТС разделены на следующие классы: смазки на углеводородных (церезин, петрола- тум, парафин, воск и некоторые полимеры), мыльных (натриевые, литиевые, кальциевые, бариевые, алюминиевые, свинцовые и др.) и неорганических (силикагель, глина, дисульфид молибдена, слюда, асбест и др.) загустителях.

4.Твердые СОТС. По химическому составу подразделены на три класса — неорганические продукты слоистой структуры (тальк, графит, слюда, дисульфид молибдена и др.), органические соединения (воски, мыла, твердые жиры, полимеры) и мягкие металлы (олово, свинец, медь). Применяют их в особо трудных условиях резания металлов (при высоких температурах и нагрузках), а также в тех случаях, когда другие типы СОТС неэффективны. Твердые смазки наносят в качестве поверност- ных покрытий на режущий инструмент и обрабатываемый металл. Методы нанесения покрытий зависят от класса твердых СОТС.

По применению все СОТС разделены на две группы — массового и специального назначения. СОТС массового назначения пригодны для ряда операций обработки металлов резанием при различных режимах.По способности обеспечивать выполнение определенного круга операций обработки СОТС массового назначения условно разделены на три подгруппы: неуниверсальные (обычные), универсальные и многоцелевые. Неуниверсальные СОТС обеспечивают выполнение нескольких операций обработки резанием той или другой группы черных или цветных металлов, универсальные СОТС — широкий круг операций обработки резанием черных и цветных металлов. К. универсальным СОТС отнесены также концентраты присадок различного функционального назначения в минеральном масле, применяемые в ви­де 5—50%-ных растворов в маслах на отдельных операциях лезвийной и абразивной обработки металлов. Многоцелевые СОТС применяют при обработке цветных и черных металлов на станках-автоматах, где они одновременно могут служить в качестве смазки станка и гидравлической жидкости.

К СОТС специального назначения отнесены газообразные, пластичные и твердые СОТС. К этой группе отнесены и некоторые жидкие СОТС, созданные специально для отдельных операций и обрабатываемых материалов.