Лабораторная работа №3 исследование влияния различных факторов на температуру резания

1. Цель работы: Определить зависимость температуры резания Т от элементов режима резания (V, S, t).

2. Основные понятия и определения

При срезании с заготовки припуска почти вся механическая энергия деформации и трения переходит в тепловую энергию.

Источниками теплоты являются зоны: наибольших сдвиговых деформаций (зона стружкообразования), контакта стружки с передней поверхностью инструмента; контакта задних поверхностей инструмента с заготовкой (рис. 9).

Количество теплоты, выделяющейся в процессе резания можно приближенно определить по формуле:

, кКал/мин (9)

Тепловой баланс процесса резания:

Q = Q_Д + Q_ПП + Q_ЗП = Q_с + Q_заг + Q_и + Q_л , (10)

где Q_Д – количество теплоты, выделяющееся при упруго-пластическом деформировании материала;

Q_ПП – количество теплоты, выделяющееся при трении стружки о переднюю поверхность инструмента;

Q_ЗП – количество теплоты, выделяющееся при трении задних поверхностей инструмента о заготовку;

Q_с – количество теплоты, отводимое стружкой;

Q_заг – количество теплоты, отводимое обрабатываемой заготовкой;

Q_u – количество теплоты, отводимое режущим инструментом;

Q_л – количество теплоты, переходящее в окружающую среду (теплота лучеиспускания).

Рис. 9. Источники образования и распределения теплоты резания

Количественное распределение теплоты, выделяющейся при резании, зависит в основном от скорости резания (рис. 10).

Рис. 10. Распределение теплоты резания в зависимости от скорости

резания

При увеличении скорости резания растет количество тепла, отводимого стружкой, а количество тепла, отводимого заготовкой, инструментом в окружающую среду уменьшается.

Температура, возникающая в зоне контакта резец – заготовка, оказывает определяющее влияние на все технико-экономические показатели процесса резания: производительность (через стойкость инструмента и уровень режима резания); точность обработки (через возникшие в результате нагрева температурные деформации технологической системы станок – приспособление – инструмент – заготовка) и шероховатость поверхности (через влияние температуры на интенсивность наростообразования).

Влияние параметров режима резания на температуру в зоне обработки определяется их влиянием на объем пластической деформации при резании металла, а также на силы трения и скорости относительного перемещения трущихся поверхностей.

На температуру резания большое влияние оказывает скорость резания (рис. 11).

Рис. 11. Зависимость температуры резания от скорости резания различных материалов

1 – сталь Ст3; 2 – сталь 40Л; 3 – чугун; 4 – латунь; 5 – алюминий

При скорости резания до 400м/мин быстро повышается температура инструмента, а при больших скоростях линии зависимостей располагаются более полого.

При точении стали резцами из стали Р18 получена следующая эмпирическая формула зависимости температуры резания от различных факторов:

, (11)

где С_ – коэффициент, зависящий от условий обработки, геометрии инструмента и свойств материала детали и резца;

 – главный угол резца в плане в град;

r – радиус скругления режущей кромки;

F – площадь поперечного сечения резца в мм²;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания, м/мин.

Подача и глубина резания оказывают меньшее влияние на изменение температуры резания, чем скорость резания. Это объясняется тем, что увеличивается теплоотвод от контактных поверхностей в тело резца и стружку.