6.3.1.Результаты экспериментальных исследований

На температуру в зоне резания оказывают влияние следующие факторы:

1. Обрабатываемый материал – его теплофизические свойства.

2. Режимы резания.

3. Геометрия инструмента.

4. Износ инструмента.

5. Инструментальный материал – его теплофизические и механические свойства.

6. Смазочно-охлаждающие технологические средства

С увеличением скорости резания увеличивается количество тепла, выделяющееся в единицу времени, возрастает нагрев инструмента, стружки и изделия. Экспериментально установлено, что при резании различных материалов характер изменения температуры резания по скорости одинаков (рис. 6.13).

Рис. 6.78. Зависимость температуры резания от скорости

По мере увеличения скорости резания кривые будут асимптотически приближаться к уровню температур плавления металла. Подача и глубина оказывают меньшее влияние на резания, чем скорость. С увеличением подачи увеличивается теплоотвод от контактных поверхностей в тело инструмента и стружку, а с увеличением температуры пропорционально увеличивается длина активной части режущей кромки инструмента и усиливается теплоотвод от поверхностей трения в тело инструмента.

После многочисленных исследований была получена обобщенная эмпирическая формула для температуры резания при точении: .

- постоянная, зависящая от обрабатываемого материала, геометрии инструмента и материала режущей части инструмента и смазочно-охлаждающего технологического средства.

- показатели степени при .

Наивысшим показателем является .

Например, для титановых сплавов ВТ3-1 (содержание титана, молибдена, хрома, алюминия): МПа, НВ=260-340.

(6.3)

При , , т.к. мало .

Проанализируем формулу для температуры (6.3):

1. Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания, т.к. в формулу для общего количества тепла, выделяющегося в зоне резания скорость входит в первой степени: , а в формулу отвода тепла скорость прямо не входит .

2. Влияние глубины и подачи меньше, чем скорости резания. В формулу общего количества тепла, выделяющегося в процессе резания, входят оба элемента – глубина и подача (в первой степени):

где - сила сопротивление пластической деформации;

- сила сопротивления поверхностному внедрению резца в изделие;

- условный предел текучести при сжатии.

Но глубина и подача входят и в формулу отвода тепла через площадь сечений отводящих потоков (рис. 6.14).

Рис. 6.79. Сечения отводящих потоков

Сечения отводящих потоков – это контакт стружки с резцом , задние поверхности резца с изделием и по плоскости скалывания в изделии и стружку.

; ,

Все эти сечения прямо пропорциональны глубине резания (через ширину среза – длину активной части режущей кромки).

Таким образом, в уравнениях отвода и подвода тепла ( и ) глубина входит в первой степени, т.е. она почти не оказывает влияние на температуру резания. Это близко к истине и подтверждается экспериментально. Подача в входит примерно в первой степени, а - прямо не зависит от подачи.

Влияние подачи на температуру резания будет больше, чем температура. Это подтверждается экспериментально. Из ранее изложенного можно обосновать основные законы для определения наивыгоднейшего режима резания. Т.к. температура оказывает непосредственное влияние на стойкость инструментов, а на температуру резания наибольшее влияние оказывает скорость резания. Поэтому два закона наивыгоднейшего резания:

1 закон. С точки зрения стойкости инструмента и производительности процесса резания выгодно, по возможности, увеличивать сечение среза, а не скорость резания.

2 закон. Из двух элементов среза – глубина и подача – выгоднее увеличивать глубину резания, принимая ее наибольшей возможной.

Из формулы для температуры резания можно определить силы резания в зависимости от температуры, которую выдерживает материал - .

Величина - зависит от природы материала режущего инструмента. Значения для быстрорежущей стали – 500-600С, твердых сплавов – 800-1150С, минералокерамики – 1000-1200С, алмаза – 800-850С, КНБ – 1300-1500С.

Формула скорости резания из формулы для температуры: . Значение показателей степени в формуле для скорости резания определяются по выражениям: