31. Источники возникновения теплоты при резании. Пути распространения тепловых потоков. Уравнение теплового баланса

Общая мощ-ть тепловыделения при резании равна эквивалентной механич. Работе деформаций материала и работе сил трения на контактных площадках инструм.: W=P_ZV, где P_Z – главная сотавл. силы резания;

V – ск-ть резания.

Установлено, что пости вся механич. работа резания переходит в теплоту.

Q =Q_ДЕФ +Q_ТР.П.П +Q_ТР.З.П, где Q_ДЕФ, Q_ТР.П.П, Q_ТР.З.П- соответств. мощности тепловыделения источника, возникающих как результат перехода в теплоту работы деформирования и работы сил трения по передней и задней пов-м режущего клина.

Если в технологической подсистеме комбинируется несколько видов энергии, кроме основоной работы резания, то ф-ла примет вид: Q⁺ =Q_ДЕФ+Q_ТР.П.П+ +Q_ТР.З.П+Q_В,

где Q_В – теплота от доп. (внешних) источников энергии.

Образовавшаяся в процессе резания теплота, распространяясь по технологической подсистеме 1-ого уровня расходуется на нагревание стружки (Q_C), инстр-та (Q_И), деали (Q_ДЕТ), а также распространяется в окр. среду.

Q =Q_ДЕФ +Q_ТР.П.П +Q_ТР.З.П = Q_С + Q_ИН +Q_{ДЕТ +}Q_О.С – ур-ние теплового баланса.

32. Итоговые тепловые потоки в зоне резания при точении. Структурная схема

Для удобства расчетов и анализа, ТС разделяют на 3 составляющих: стружку, заготовку, режущий инструмент, что позволяет учитывать итоговые тепловые потоки, проходящие через каждый элемент в отдельности.

Стружка: в структурной схеме теплообмена, сливная стружка представлена в виде бесконечного стержня. Источник, плотностью q_C возникающий на пл-ти сдвига ON принят распределенным равномерно и движ-ся внутри стержня стружки и расположен наклонно к его оси. Угол наклона μ=β-γ . Распределение сил трения на пов-ти контакта между стружкой и резцом описыв. комбинированным з-ном. На температуру стружки оказывают влияние 2 итоговых потока теплообмена q₁ с резцом и q₂ с заготовкой. Распределение пл-ти этихпотоков принимают равномерным.

Заготовка: кроме потока теплообмена q₃ на темп. заготовки влияет источник J₂, эквивалентный теплоте трения на задней пов-ти резца и итоговый поток теплообмена q_2. Превый из них поагают распределённым по нессиметричному нормальному з-ну, а второй – равномерно.

Инструмент: схематично представляют в виде неограниченного клина с углом β. На пов-ти режущего клина действуют плоские источники теплоты q₁ и q₂, длины которых l₁ и l₂, а ширина b.

При высоких ск-тях резания и толщинах среза в заготовку поступает меньшая часть теплоты деформирования, чем при низких ск-тях и тонких стружках.

33. Влияние продолжительности работы инстр-та на его стойкость. Объяснить по графику изменения итоговых тепловых потоков от времени

Короткий промежуток времени от 0 до τ₁ от начала резания оба потока направлены в тело инстр-та. Это объясняется тем, что холодный резец соприкасается с пов-тью резания и стружкой. В связи с интенсивным теплоотводом в резец темп. на его контактных пов-тях ниже, чем в послежующий период работы инстр-та, но теплота поступающая с обеих контактных площадок постепенно нагревает режущий клин и плотности потоков q₁ и q_2. К моменту времени τ₁ резец нагревается настолько, что тепловой поток q₂ меняет направление (q₂<0).В течение промежутка времени от τ₁ до τ₂ пл-ть итогового потока в сторону заготовки возрастает, сохраняя направление. Далее наступает период установившегося теплообмена (от τ₂ до τ₃), в течении которого пл-ти потоков q₁ и q₂ изменяются незначительно. Плотность итогового потока q₂ медленно снижается на завершающем этапе периода стойкости (от τ₃ до τ₄), начинается резкое уменьшение теплоотвода в заготовку и тепловой поток q₂ в момент времени τ₄ становится равным 0, а затем меняет знак.