6.2.2. Теплові явища під час різання металів

Механічна робота, що витрачається на відокремлювання стружки, майже повністю перетворюється у теплоту. Тут голов­ними джерелами теплоти є: деформації в зоні стружкоутворення; тертя стружки по передній поверхні інструмента; тертя між інструментом та заготовкою.

Утворена теплота відводиться зі стружкою, переходить у заготовку, інструмент і довкілля. На підставі сказаного можна записати рівняння теплового балансу різання:

де Q₁ — кількість теплоти, що утворюється внаслідок пружно-пластичних деформацій оброблюваного матеріалу; Q₂ — кіль­кість теплоти, що виділяється внаслідок тертя стружки по перед­ній поверхні інструмента; Q₃ — кількість теплоти, що виділяєть­ся внаслідок тертя між головною задньою поверхнею інструмента й поверхнею різання заготовки; q_x — кількість теплоти, що від­водиться зі стружкою; q₂ — кількість теплоти, що переходить у заготовку; q₃ — кількість теплоти, що переходить в інструмент; <7₄ — кількість теплоти, що переходить у довкілля.

Числові значення складових рівняння теплового балансу за­лежать від матеріалу заготовки, методу її обробки, режиму рі-

зання, матеріалу інструмента, його геометрії тощо. На розподіл теплоти найбільше впливає швидкість різання, зі зростанням якої значення q_x може досягати 80 % і більше. Найменша кіль­кість теплоти переходить в інструмент (q₃ = 2...8 %) і в довкіл­ля (q₄ ~ 1 %). Незважаючи на низьке значення q₃, температура в деяких місцях інструмента сягає 800... 1000 °С з огляду на низьку теплопровідність його матеріалу та на постійний кон­такт під час різання зі стружкою і заготовкою. Висока температу­ра інструмента є причиною швидкого його спрацювання. Нагрівання заготовки призводить до зміни її розмірів під час обробки. Це слід враховувати, вибираючи методи закріплення заготовки та контролюючи її розміри.

6.2.3. Наріст

Під впливом високого тиску й температури тонкий шар стружки, що контактує з інструментом, сильно нагрівається і за сприятливих умов може відокремитись від основної її маси й приваритись до контактної поверхні інструмента у вигляді наросту.

Наріст непостійний за розмірами і не розташовується рівномірно вздовж різального вістря. Під дією сил різання де­які частинки наросту періодично викришуються і на їх місці з'являються нові. Наріст — це сильно здеформований і зміц­нений метал, його структура відрізняється від структури заго­товки і стружки. Твердість наросту значно вища, ніж твердість заготовки. Тому наріст може брати участь у процесі різання. Перебуваючи на передній поверхні інструмента 3 (рис. 6.2.3),

наріст 2 захищає її від непомірного спрацювання. Наріст змен­шує кут загострення від р до Р_н , чим зменшує силу різання. Водночас наріст погіршує якість обробленої поверхні, змінює її розміри, зумовлює вібрації під час обробки внаслідок коливан­ня сили різання. Ось чому наріст — явище позитивне тільки для чорнової обробки, а у випадку чистової обробки наросту слід уникати.

На утворення наросту впливають такі фактори, як пластич­ність оброблюваного металу, швидкість різання, геометрія різального інструмента, мастильно-охолодні рідини. Найсприят­ливіші умови для утворення наросту створюються, коли швид­кість різання v = 20...ЗО м/хв. Водночас, коли v < 10 м/хв і v > 70 м/хв, наріст не утворюється.

Щоб запобігти утворенню наросту, треба створити умови, за яких в зоні різання не виникають висока температура та вели­кий тиск. До них належать застосування мастильно-охолодних рідин і полірування передньої поверхні інструмента.