3.1.4. Зависимость температуры резания от условий обработки

При рассмотрении вопроса о влиянии различных факторов на среднюю температуру контакта речь будет идти о температуре, измеренной естественной термопарой. Как правило, температура на передней поверхности резца выше, нежели на задней. Однако температура изношенного резца часто выше, чем на передней.

При обработке аустенитных сталей и сплавов температура в 1,5–2 раза выше, чем при обработке конструкционных сталей.

При обработке жаропрочных сталей и сплавов температура еще выше, так как помимо высоких прочностных свойств эти материалы, как правило, обладают и низкой теплопроводностью.

Чем ниже теплопроводность инструментального материала, тем выше температура резания. Например, минералокерамика имеет теплопроводность ниже, чем твердосплавные инструменты, а поэтому температура при работе с минералокерамикой будет выше.

Твердые сплавы группы ТК имеют температуру выше, чем резцы из ВК, так как титан имеет низкую теплопроводность.

И

Pис. 90. Зависимость температуры резания от скорости резания V, подачи S и глубины резания t

з элементов режима резания наибольшее влияние оказывает скорость резания (рис. 90, 91). Однако температура резания повышается с увеличением скорости непропорционально, поскольку с рос­том скорости V уменьшается пла­стическая деформация, а следовательно, и количество тепла, обра­зующегося в результате деформации.

а б

Рис. 91. Температурное поле зоны резания при сверлении с различными скоростями резания (расчет методом конечных элементов); радиус режущей кромки 4 мм; глубина резания 5 мм: а – скорость резания 1,2 м/с; б – скорость

резания 2,4 м/с

– 20 °C; – 300 °C; – 600 °C

Tемпература резания повышается также непропорционально глубине резания t и подаче s. С увеличением t увеличивается работа резания, а следовательно, и количество тепла, но одновременно с этим увеличивается активная длина режущей кромки инструмента, что улучшает теплоотвод.

С увеличением подачи S увеличивается количество тепла, но рост силы отстает от роста подачи. Кроме того, с увеличением S увеличивается ширина контакта с передней поверхностью, что улучшает условия теплоотвода. Следует отметить, что глубина резания t больше, чем S, влияет на тем­пературу. Это объясняется тем, что с увеличением t теплоотвод лучше, чем с увеличением S. Этот факт лежит в основе II закона реза­ния: «С точки зрения температурного режима работать нужно на больших глубинах, даже за счет снижения подачи». Поэтому выбор режимов резания начинают с глубины резания t.

3.1.5. Эмпирическая формула для расчета температуры резания

Обобщенная формула зависимости температуры от режимов резания имеет следующий вид:

 = С_V ^x S ^у t ^z , °С.

Причем х > у > z, а переменная х никогда не равна 1, х < 1. Коэффициент С_ зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента, применяемых СОТС.

3.1.6. Понятия об оптимальной температуре резания

Оптимальная температура резания (контакта) – это температура, при которой наблюдается наименьшая интенсивность износа инструмента (рис. 92). Оптимальная температура зависит от свойств как обрабатываемого, так и инструментального материалов.

Н

Рис. 92. Схема определения оптимальной скорости резания V_o

апример, при обработке сталей 40 ХНМА, ЭИ736 и ЭИ654 резцом Т14К8 значение оптимальной температуры резания _о составляет соответственно 820, 770 и 930 °С, а при обработке стали X18Н9Т резцами ВК8, ВK2 и Т14К8 – 785, 800 и 850 °С.

Определенное влияние на температуру резания оказывают и гео­метрические параметры инструмента.

С увеличением  происходит уменьшение рабочей длины лезвия – теплоотвод ухудшается, в результате температура растет, и наоборот (рис. 93, а).

Увеличение радиуса резца при вершине R способствует увеличе­нию рабочей длины лезвия – улучшается теплоотвод, что приводит

а б в

Рис. 93. Зависимость температуры резания  от главного угла в плане , радиуса при вершине резца R и угла резания 

к снижению температуры резания  (рис. 93, б). С увеличением угла резания  температура резания растет (рис. 93, в).

Увеличение площади поперечного сечения стержня резца приводит к снижению температуры резания за счет лучшего тепло­отвода.