3.8 Высокоскоростное резание титанового сплава марки вт-8

Общеизвестно, что при высоких скоростях резания образуется так называемая стружка скалывания с явно выраженными плоскостями сдвига срезаемого материала, характеризующими процесс сегментации стружки [14]. Установлено, что именно в этих плоскостях сдвига происходит преобразование энергии разрушения связей и внутреннего трения от работы внешних сил в тепло. Поэтому в микрообъеме, определяемом этой плоскостью и глубиной , обрабатываемый материал всегда находится в жидком состоянии, что и в соответствии с первым началом термодинамики определяет импульсно – частотный характер разрушения любых материалов при резании.[5,35,41]

Длина сегмента стружки или импульса резания из ранее приведенных соотношений равна:

А частота:

т.е. с ростом скорости резания длина импульса падает, а частота импульсов растет пропорционально квадрату скорости.

Решение дифференциального уравнения теплопроводности для импульсного источника излучения показывает, что температура отдельных сегментов стружки, всей обработанной за время поверхности на пути резания , а также в месте отрыва микро – сегментов стружки зависит от размера поверхности и время после действия частотного импульсного источника.

Так при сегментации и диспергировании стружки на сегменты объёмом , за время температура материала в этом объёме будет постоянной и равной:

Но в объёме ; температуре плавления материала, так как

Если сегментации стружки не происходит, то температура отдельного сегмента объёмом возрастает:

где: длина стружки равная пути резания за время ;

Из анализа соотношения полученного соотношения следует, что для того чтобы избежать перегрева стружки, необходимо добиваться её сегментации , в этом случае

Известно два метода сегментации стружки:

а) Переход к микро резанию ,так как и определяется по формуле:

где: подача на режущий элемент инструмента;

точность относительного расположения режущих элементов;

радиальное биение механизма реализации главного движения резания станка;

осевое биение этого же механизма;

б) Создание физических условий диспергирования стружки путём исключения адгезионного охватывания сегментов длиной ,при длине траектории резания, равной .

Это достигается тогда, когда глубина теплового импульса

сечения стружки по подаче в 2,5 раза. В этом случае площадь прогретого материала для адгезионного контакта меньше площади определяющей консольное опракидование сегментов или их инерционный распад.

Так как , то :

;

Температура обработанной поверхности также зависит от размера анализируемого участка и времени структурообразования - .

где : глубина подслоя поверхности площадью ;

В микро – зонах отрыва сегментов стружки , значение есть:

В то же время элемент обработанной поверхности площадью нагреется до :

Так как при точении , где – диаметр обрабатываемой поверхности, а при фрезеровании : , где диаметр фрезы; удаляемый за проход припуск;

То из полученного соотношения очевидно, что с ростом скорости резания - ; диаметра траектория резания - и минимизации припуска, приращение температуры снижается.

Величина скорости резания может быть ограничена условием нагрева материала режущей кромки выше значения начала деструктивных превращений , поэтому:

где: коэффициент пропорциональности теплопоглощения Ша Рона.

Описание проведенных экспериментов.