Зависимость температуры резания от элементов режима резания

Температура резания зависит от мощности тепловых источников в зоне деформации и на поверхностях инструмента, а также от интенсивности отвода тепла в заготовку, инструмент и стружку. На неё влияют физические и механические свойства инструментального и обрабатываемого материалов, режим резания, геометрические параметры режущего инструмента, наличие смазочно-охлаждающих средств и другие параметры процесса резания.

Во многих случаях температура резания является фактором, ограничивающим повышение производительности обработки за счёт увеличения скорости резания υ, величины подачи S_о и глубины резания t. Это определяет необходимость установления её зависимости от параметров режима резания. На температуру резания наибольшее влияние оказывает скорость резания υ, в меньшей степени — подача S_о, наименьшее влияние оказывает глубина резания t.

В общем виде искомую зависимость можно записать следующим образом:

. (1.23)

Коэффициент С_θ, входящий в формулу (1.23), учитывает влияние на температуру резания материалов заготовки и инструмента, геометрических параметров инструмента и других условий проведения резания, исключая параметры υ, S_о, t.

Содержание работы

Лабораторная работа включает: изучение тепловых явлений при резании металлов методом точения, методики экспериментального определения зависимостей температуры резания θ от скорости резания υ, подачи S_o и глубины резания t методом естественной термопары, проведение эксперимента и установление зависимости вида (1.23) на основе обработки графиков; оформление результатов работы в виде отчёта.

Порядок проведения работы

1. Ознакомьтесь с технологической оснасткой и измерительными приборами, используемыми в эксперименте.

2. Зафиксируйте условия эксперимента: наименование и модель станка, тип режущего инструмента, пределы измерения и цену деления измерительного прибора; материалы заготовки и инструмента; диаметр заготовки D, мм.

3. Совместно с преподавателем установите три уровня варьирования каждого из элементов режима резания: скорости резания — υ, м/мин, подачи — S_о, мм/об, глубины резания — t, мм.

4. Рассчитайте значения частот вращения шпинделя n_расч, об/мин, для каждого значения υ по формуле (1.1) и примите для каждого полученного значения ближайшее меньшее значение n_ст по таблице частот вращения шпинделя станка.

5. Составьте вместе с преподавателем план эксперимента в табличной форме (таблица 1.12), ориентируясь на использование в изучении зависимости температуры резания от элементов режима резания метода однофакторного эксперимента.

В таблицу занесите значения фактической скорости резания υ, установленные для выбранных частот вращения шпинделя станка n_ст, и заданные для каждого уровня значения подачи и глубины резания.

Таблица 1.12

Результаты эксперимента

Номер этапа	Номер эксперимента	Варьируемые факторы	Показания милливольтметра, U, мВ	θ, ^оС
υ, м/мин	n, об/мин	Sо, мм/об	t, мм
U1	U2	U3	Uср
	1.1
1.2
1.3
	2.1
…

6. Проведите эксперимент по определению температуры резания методом естественной термопары, последовательно изменяя для каждого этапа эксперимента один из параметров режима резания, сохраняя при этом неизменными остальные. На каждом этапе снимите по три показания милливольтметра.

Заполните таблицу 1.12 и переведите показания милливольтметра U, мВ, в значения температуры резания θ с помощью градуировочного графика (рис. 1.36).

7. Постройте графики зависимостей θ = f(υ), θ = f (S_o), θ = f (t) в логарифмических координатах и найдите с их помощью показатели степени x _θ, y_θ, n_θ из формулы (1.23). Для определения показателей степени используйте методику обработки логарифмических графиков, приведённую в работе 1.5 (стр. 100‒102) применительно к определению зависимости силы резания от параметров режима резания.

8. Рассчитайте коэффициент С_θ для формулы (1.23) как среднюю величину коэффициентов , определённых по результатам обработки для каждого из трёх этапов эксперимента. Используйте при расчётах методику определения коэффициента , представленную в работе 1.5.

9. Проведите анализ полученной конкретной зависимости (1.23) с найденными численными значениями степенных показателей x_θ, y_θ, n_θ и коэффициента С_θ и опишите, как влияют на температуру резания элементы режима резания υ, S_o, t и какой из них является приоритетным по влиянию.

10. Сделайте выводы о соответствии полученной зависимости теоретически обоснованной закономерности зависимости температуры резания от элементов режима резания, используя учебную литературу [1, 2].

Содержание отчёта

1. Наименование работы.

2. Условия проведения эксперимента, заданные уровни варьирования элементов режима резания.

3. Схема измерения температуры резания.

4. Расчёты частот вращения шпинделя станка n_ст и фактических скоростей резания υ.

5. Результаты эксперимента, представленные в форме таблицы 1.12.

6. Графики зависимостей θ = f(υ), θ = f(S_o), θ = f(t) в логарифмических координатах.

7. Расчеты показателей степени x_θ, y_θ, n_θ и коэффициента С_θ.

8. Искомая формула температуры резания с численными значениями показателей степени и коэффициента С_θ.

9. Выводы и сопоставление влияния элементов режима резания на температуру резания.