- •И.А.Савин, д.Т.Сафаров, а.Г.Схиртладзе, н.А.Чемборисов физические и тепловые процессы в технологических системах
- •И.А.,Савин д.Т.Сафаров, а.Г.Схиртладзе, н.А. Чемборисов
- •Содержание
- •Введение
- •1. Физические основы резания Сведения из физики твердого тела
- •Механизм пластической деформации
- •Виды деформированного состояния
- •Пластическая деформация металла в процессе резания Гипотеза Тиме
- •Современные представления о деформации в зоне резания
- •Типы образующихся стружек
- •Усадка стружки
- •Методы оценки степени деформации
- •Весы лабораторные равноплечие влр 200
- •Порядок работы на весах влр 200
- •Контрольные вопросы
- •2. Силы резания
- •Влияние факторов на силу резания
- •Методы измерения сил резания
- •3. Тепловые явления при резании материалов Роль теплоты в процессах резания
- •Причины образования теплоты
- •Распределение теплоты. Уравнение теплового баланса
- •Температурные поля
- •Методы измерения температур в зоне резания
- •Влияние различных факторов на температуру в зоне резания
- •4. Износ и стойкость инструмента Общие сведения
- •Виды трения. Особенности трения при резании
- •Механизмы износа
- •Износ инструмента
- •Методы исследования износа режущих инструментов
- •Размерный износ инструмента
- •Определение стойкости и критерии затупления инструмента
- •Восстановление режущей способности инструмента
- •Методы повышения стойкости режущего инструмента
- •Механизмы износа и разрушения инструментов с покрытиями
- •5. Качество обработанной поверхности
- •Шероховатость обработанной поверхности
- •Методы определения параметров шероховатости
- •Влияние факторов на величину шероховатости
- •Контрольные вопросы
- •Упрочнение (наклеп) микроструктуры поверхностного слоя
- •Влияние факторов на поверхностные свойства обработанной поверхности
- •Остаточные напряжения в обработанной поверхности
- •Влияние факторов на остаточные напряжения
- •6. Математическая обработка данных экспериментов Метод оптимального планирования
- •Оценка параметров
- •Упрощенный вывод зависимостей
- •Список литературы
3. Тепловые явления при резании материалов Роль теплоты в процессах резания
Тепловые явления в процессе резания играют очень важную роль. Именно они определяют температуру в зоне резания, которая оказывает прямое влияние на характер образования стружки, нарост, усадку стружки, величину сил резания и микроструктуру поверхностного слоя. Еще более существенно воздействует температура резания на интенсивность затупления инструмента и его стойкость.
Температура, возникающая в зоне резания, может оказывать влияние на процесс резания из-за изменения: а) свойств материала инструмента; б) свойств обрабатываемого материала; в) условий взаимодействия инструмента и обрабатываемого материала на контактных поверхностях.
При оценке влияния температуры на свойства обрабатываемого материала необходимо учитывать два фактора: 1) время, или продолжительность, воздействия высокой температуры; 2) скорость деформирования.
Так как контактные площадки передней и задней поверхностей инструмента нагреваются постоянно, т. е. длительное время, закономерности изменения свойств инструментального материала в зависимости от температуры целиком применимы к режущему инструменту. Действие высокой температуры в течение тысячных и даже стотысячных долей секунды совершенно недостаточно для протекания в толще срезаемого металла структурных превращений и для изменения механических свойств обрабатываемой детали. Поэтому воздействие высокой температуры в зоне резания на обрабатываемый металл ограничивается его тончайшими слоями, соприкасающимися с рабочими поверхностями инструмента, и проявляется в изменении условий трения.
Изучение законов теплообразования и распределения тепла при резании дает возможность вскрыть сущность многих явлений, сопутствующих процессу резания, и указать пути повышения работоспособности инструментов, точности обработки, эффективности процессов резания и.т.д.
На износ и стойкость режущего инструмента оказывает влияние та часть теплоты, которая концентрируется в тонких поверхностных слоях режущего инструмента. Наивысшая температура в зоне резания возникает в зоне соприкосновения стружки с передней поверхностью инструмента. С точки зрения стойкости инструмента наибольший интерес представляет именно эта температура, называемая температурой резания. Имея представление о величине температуры резания, можно тем самым получить одну из основных предпосылок для определения стойкости режущего инструмента, для назначения рационального режима резания.
Поэтому изучение температуры тонких поверхностных слоев инструмента в плоскости соприкосновения его со стружкой представляет значительный интерес и имеет большое практическое значение.
Причины образования теплоты
Выделение тепла при снятии стружки объясняется тем, что в тепло преобразуется механическая работа, затраченная на процесс срезания стружки. Эту работу можно представить как сумму
А=Адеф.+Атпп+Атзп, (3.1)
где Адеф.— работа, затрачиваемая на упругую и пластическую деформации срезаемого слоя;
Атпп - преодоление сил трения по передней поверхности;
Атзп – преодоление сил по задней поверхности;
Работа резания
А=Pz*L Дж. (3.2)
где Рz — сила резания, действующая в направлении скорости резания, Н;
L — путь, проходимый режущим инструментом, м.
Количество тепла, образующееся при резании, зависит от величины работы, которая затрачивается на процесс резания. Практически в теплоту переходит вся работа резания. Следовательно, количество тепла, выделяемое при резании, составляет:
Q=А=Pz*Vрез,. Дж. (3.3)