5.3.3 Температурные деформации режущего инструмента

Некоторая часть тепла, образующаяся в зоне резания, переходит в режущий инструмент, вызывая изменения его размеров. Несмотря на незначительную долю тепла, переходящую в инструмент, происходит очень сильный его нагрев. Так, например, резцы из быстрорежущей стали нагреваются до температур 700 – 850⁰С. Происходит удлинение консольной части резца, достигающее, при обычных условиях работы, 30 – 50 мкм. Зависимость изменения удлинения резца от времени его работы показана на рис. 5.4. С увеличением времени работы станка инструмент нагревается и за период времени t₁ достигает своего наибольшего значения, а затем стабилизируется

t

Рис. 5.4. Зависимость тепловых деформаций инструмента от времени его работы

С увеличением подачи, глубины и скорости резания нагрев инструмента увеличивается.

Увеличение длины резца с твердосплавной пластинкой в установившемся режиме нагрева (участок t₂ на рис. 5.4) определяется по формуле

, (5.15)

где С – постоянный коэффициент, зависящий от режимов резания (при t < 1,5 мм, s < 0,2 мм/об и V = 100 − 200 м/мин С= 4,5); L_P – длина рабочей части резца (его вылет); F – площадь поперечного сечения резца; σ_в – предел прочности материала заготовки; t – глубина резания; s – подача (смещение резца за один оборот детали в направлении движения инструмента); V – скорость резания.

При обработке партии заготовок температура нагрева резца изменяется, как показано на рис. 5.5.

При ритмичной работе режущего инструмента при обработке партии заготовок t₁ = t₂ = t₃ = t₄.

При неритмичной работе режущего инструмента t₁ ≠ t₂ ≠ t₃ ≠ t₄.

Удлинение резца при ритмичной работе δl_р с перерывами машинного времени приближенно определяется по формуле

, (5.16)

Рис. 5.5. Тепловые деформации резца при циклической его работе

где δ_l1 – удлинение резца в установившемся температурном режиме; Т_маш – машинное (основное) время – время, в течение которого происходит резание металла; Т_пер – продолжительность перерывов машинного времени.

Общая погрешность от температурных деформаций может быть определена по формуле

, (5.17)

где δ_о – общая (суммарная) погрешность от температурных деформаций; δ_ст – погрешность обработки, связанная с нагревом элементов станка; δ_заг – погрешность от температурных деформаций обрабатываемой заготовки; δ_инстр – погрешность от температурных деформаций инструмента.

Применение смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) значительно уменьшает нагрев в зоне резания и сокращает погрешность обработки заготовки.

Уменьшить влияние температурных деформаций на точность обработки можно путем рационального выбора режимов резания, а именно, скорости и глубины резания, подачи. Обработку заготовок следует начинать на предварительно разогретых станках, что позволяет перевести погрешность от температурных деформаций перевести в систематическую погрешность и учесть при настройке инструмента на заданный размер.

ЛЕКЦИЯ № 6