5.3.3. Влияние условий обработки на остаточные напряжения

Влияние элементов режима резания. Влияние скорости резания на остаточные напряжения следует рассматривать как влияние комплексного параметра, определяющего процесс резания. С ростом V резания повышается  резания, что должно приводить к уменьшению сжимающих напряжений и увеличению напряжений растяжения. Другие физические явления, происходящие в зоне резания, также проявляются тем или иным образом в зависимости от температуры.

Снижение силового фактора при повышении скорости резания до определенного значения происходит в результате сужения пластической зоны и уменьшения глубины ее распространения ниже линии среза. Кроме того, с увеличением скорости резания происходит снижение _b (_b выступает в данном случае как силовой фактор). Все это способствует возникновению напряжений растяжения, что и наблюдается в действительности.

Необходимо отметить, однако, что действие большинства из указанных факторов на определенной скорости резания ослабевает (или совсем прекращается); в этот момент начинают действовать другие факторы, которые могут способствовать снижению напряжений.

Таким образом, анализ причин, приводящих к образованию и изменению остаточных поверхностных напряжений при изменении V в достаточно широких пределах, позволяет заключить (применительно к пластичным материалам), что:

• в слое, прилегающем к поверхности, должны формироваться тангенциальные напряжения растяжения;

• зависимость максимальной величины _max от скорости резания должна иметь характерную точку перегиба или носить экстремальный характер.

Экспериментальные исследования остаточных напряжений полностью подтверждают это предположение. Например, при протягивании жаропрочных сплавов ЭИ787-ВД и ВЖЛ14 величина максимальных остаточных напряжений имеет переменную характеристику с минимальными значениями в области оптимальных скоростей резания 15…20 м/мин для этих сплавов (рис. 130).

Рис. 130. Влияние скорости протягивания V хвостовиков лопаток и пазов в кольцах направляющих аппаратов из жаропрочных никелевых сплавов на

глубину h и степень наклепа H протянутой поверхности

ЭИ787-ВД, острые протяжки; ЭИ787-ВД, затупленные протяжки;

ВЖЛ14, острые протяжки; ВЖЛ14, затупленные протяжки

Когда главным образом действует силовой фактор, то возникают сжимающие напряжения, и чем больше подача, тем при меньших V_о наблюдается перегиб (рис. 131). Характер зависимости _max = = f(S) определяется уровнем скорости (температуры) резания (рис. 132). При резании на низкой скорости V_о1 повышение подачи приводит к увеличению объема и интен­сивности пластической деформации и повышению температуры; причем последняя приближается к своему оптимальному значению.

Рис. 131. Влияние скорости резания на шероховатость Rz, коэффициент трения  и остаточные поверхност- ные напряжения max	Рис. 132. Влияние скорости ре­­зания на max при обработке на разных подачах S

В этом случае повышение подачи приводит к росту остаточных тангенциальных напряжений растяжения. Снижение коэффициента трения на задней поверхности инструмента  уменьшает действие силового фактора и также способствует росту напряжений рас­тяжения.

При работе на средней скорости резания V_о2 зависимость _max = f(S) носит экстремальный характер. Экстремальный характер функции _max = f(S) может быть объяснен переходом температуры резания через оптимальное значение. Снижению максимальной величины остаточных напряжений после некоторого значения подачи может способствовать повышение коэффициента трения по задней поверх­ности ', т.е. повышение действия силового фактора.

Для высокой скорости резания V_о3 с увеличением подачи происходит монотонное снижение тангенциальных растягивающих напряжений (рис. 133). Это может быть вызвано возрастающим действием силового фактора вследствие повышения '. Кроме того, при высоких скоростях резания ослабевает действие температурного фактора.

В

Рис. 133. Влияние подачи на характер остаточных напряжений и температуры при раз-

личных скоростях резания

заключение следует отметить, что между высотой микронеровностей обработанной поверхности, глубиной и степенью наклепа, остаточными напряжениями, контактными явлениями в зоне резания и интенсивностью износа инструмента при резании наблюдается тесная взаимосвязь. Все перечисленные характеристики имеют характерную точку перегиба или носят экстремальный характер. Экстремальные (или критические) точки кривых находятся в области оптимальных скоростей резания.

Главным фактором, определяющим коэффициент трения по задней поверхности резца, параметры наклепанного слоя остаточного напряжения и интенсивность износа инструмента, является средняя температура контакта, а скорость резания выступает в основном как температурный фактор.