Распределение температур на контактных площадках инструмента

 

Рассмотрим законы распределения температур на контактных поверхностях инструмента в главной секущей плоскости, полученные расчетным и экспериментальным методами.

1 – для стали 45

2 – для титанового сплава ВТ-2

X и Y– оси вдоль передней и задней поверхности. Кривые 1 относятся к случаю обработки стали 45, кривые 2 – титанового сплава ВТ-2. Особенностью закона распределения температур является то, что температура на контактных поверхностях неравномерна, максимальные температуры наблюдаются на некотором расстоянии от режущей кромки. Расположение максимальных температур на некотором расстоянии от режущей кромки имеет определенное значение. Чем дальше будет располагаться точка с максимальной

температурой от режущей кромки, тем интенсивней будет отвод тепла в инструмент, так как увеличивается сечение режущего клина. Кривые распределения температур 1 и 2 получены при одних и тех же условиях обработки. Однако максимальная температура при обработке стали ниже, чем при обработке титанового сплава, несмотря на их примерно одинаковые механические свойства. Это объясняется различной теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности стали 45 больше в 3 раза коэффициента теплопроводности титанового сплава ВТ-2.

Факторы влияющие на температуру резания.

 

1. скорость резания.

С увеличением скорости резания температура на передней поверхности возрастает быстро, на задней медленнее. Это объясняется увеличением мощностью, затрачиваемой на процесс резания.

2. толщина срезаемого слоя.

Увеличение толщины срезаемого слоя приводит к росту температуры на контактной передней поверхности и снижению температуры на контактной площадке задней поверхности.

3. механические свойства обрабатываемого материала.

Чем выше предел прочности обрабатываемого материала, тем выше температура на контактных площадках инструмента. И чем выше теплопроводность обрабатываемого материала и инструментального, тем ниже температура.

4. от угла в плане Ч.

С уменьшением угла в плане увеличивается длина активного участка главной режущей кромки, т. е. Ширина срезаемого слоя в, и отношение в/а, что улучшает теплоотвод в инструмент, т. к. увеличивается площадь контакта передней поверхности со стружкой и задней поверхности с заготовкой, что приводит к снижению температуры.

В инженерной практике для установления расчетов используются опытные формулы для определения температуры на контактных поверхностях инструмента.

Температура на контактных поверхностях инструмента при обработке углеродистых сталей.

Q⁰ max =166,5 V ^0,4 t ^0,1 S ^0,2

Q⁰ = C₀ V ^X t ^Y S ^z

Методы измерения температур в зоне резания

 

1. Способ естественной термопары

1– заготовка

2– резец

3– электроизолирующая прокладка

4– токосъемная щепка

5– гальванометр

недостаток: неизвестно, где определяется температура.

2. Способ закладной термопары

1 – резец

2 – термопара

3 – гальванометр

Преимущество – знаем в какой точке определяется температура. Недостаток – трудоемкость изготовления.

 

3. Способ бегущей термопары

Сверло перерезает термопару, а возникающая термо ЭДС регистрируется на осциллографе.

 

Охлаждение и смазка при резании. Требования к СОВ.

 

1. Антикоррозионные свойства.
2. Безопасность и безвредность для организма человека.
3. Должны быть стабильными в процессе хранения и эксплуатации.
4. Экономичность.

Объектом охлаждения должны быть режущий инструмент и в некоторой степени деталь. СОВ – смазывающе – охлаждающее вещества уменьшают:

а) силы трения (уменьшение коэффициента трения), температуру за счет смазывающего эффекта.

б) температуру на контактных площадках инструмента путем отвода тепла из зоны резания конвекцией за счет охлаждающего эффекта.

в) температуру на контактных площадках инструмента за счет расклинивающего эффекта, так как снижаются пластические свойства обрабатываемого материала.

В зависимости от состава СОВ в процессе резания преобладает один из указанных эффектов. СОВ делятся на твердые, жидкие и газообразные.

Твердые: различные порошки, парафин, воск, сера, порошки графита.

Жидкие: эмульсии, растворы масел, и поверхностно- активных веществ, растительные масла (олифа. Льняное масло), животные жиры (рыбий жир), керосин, скипидар.

Газообразные: азот, четыреххлористый углерод, углекислота, аэрозоли.

Расклинивающий эффект о-й кислоты – молекулы этого вещества, проникая в микротрещины обрабатываемого материала, создает расклинивающее давление.

Одни вещества (масла) образовывают на поверхности инструмента прочные пленки адсорбированных молекул, что предохраняет трущиеся поверхности. Другие вещества содержат химически активные соединения, которые образуют пленки химических соединений элементов, входящих в вещество, с металлом.