7.4 Оптимальная температура резания

Еще в 30-х годах был сформулирован принцип Рейхеля, согласно которому опреде­ленному периоду стойкости для заданной пары инструмент - деталь соответствует одна и та же температура резания, не зависящая от комбинации элементов режима резания. Недостаток ука­занного принципа заключается в том, что физический параметр (температура резания) сопоставляется со време­нем работы инстру­мента, которое не связано с условиями трения и рядом других процессов, проте­кающих на контактных площадках.

Проф. А.Д. Макаров пришел к выводу, что постоянство температуры резания сле­дует связывать не с произвольно выбранным периодом стойкости, а с точками, ха­ракте­ризующими минимальную относительную интенсивность изнашивания (рис. 7.11). Учитывая, что температура контактных поверхностей непосредственно влияет на ин­тенсивность различных механизмов изнашивания, он сформулировал положение, что оптимальным скоростям резания (для заданного материала режущей части инст­румента) при различных комбинациях скорости, подачи и глубины резания соответст­вует постоянная температура в зоне резания (оптимальная температура резания).

Рис. 7.11. Зависимость относительного поверхностного износа от температуры при точении стали 40ХН2МА резцом

из твердого сплава Т14К8: 1 – s = 0,43 мм/об; 2 - s = 0,21 мм/об; 2 - s = 0,11 мм/об; t = 1 мм

Из этого положения вытекает ряд важных выводов.

1. Для инструментов с любой комбинацией геометри­ческих параметров режу­щей части ( и др.) точкам мини­мума кривых, выражающих зависи­мость ин­тенсивности изнашивания от скорости реза­ния, соответ­ствует одна и та же оптимальная температура резания, хотя уровень оптималь­ных скоростей резания может существенно колебаться (рис. 7.12).

Рис. 7.12. Влияние скорости на температуру резания

и интенсивность изнашивания резца:

1 - 1, 1, r1; 2 - 2, 2, r2; 3 - 3, 3, r3

2. Изменение диаметра обрабатываемой по­верхности при точении и диаметра от­верстия при растачивании приводит к существенному изме­нению уровня опти­мальных ско­ростей ре­зания, в то время как оптимальная температура резания оста­ется постоянной (рис. 7.13)

Рис. 7.13. Влияние скорости на температуру резания

и интенсивность изнашивания расточного резца (d1 < d2)

3. Изменение твердости и структуры стали приводит к су­щественному измене­нию уровня оптимальных скоростей резания, которым, однако, соответствует одна и та же оптимальная тем­пература (рис. 7.14).

Рис. 7.14. Влияние температуры резания на интенсивность

изнашивания резца при обработке материалов разной

твердости (Н₁>H₂>H₃)

4. При обработке металлов без охлаждения и с охлаж­дением различными сре­дами наи­меньшая интенсивность изнашивания наблю­дается при одной и той же оптималь­ной тем­пературе резания (рис. 7.15).

Рис. 7.15. Влияние скорости на температуру резания и

интенсивность изнашивания резца:

1 – при работе без охлаждения; 2 – с охлаждением

Обратимся еще раз к рис. 7.10, на котором кроме зависимостей =f(V) показаны результаты исследований износа резцов ВК6М при точении сплава ВТ14 всухую и с применением СОЖ. Рассмотрение зависимостей h_ОЛЗ = f(V) показывает, что в интервале скоростей резания до 100…120 м/мин в зависимости от СОЖ интенсивность износа резцов практически не зависит от скорости. Увеличение скорости резания до значений, превышающих 100…120 м/мин, приводит к резкому увеличению интенсивности износа (или h_ОЛЗ), причем каждому составу СОЖ и методу их подвода соответствует своя, строго определенная скорость резания, при которой интенсивность износа начинает быстро изменяться. Сопоставление кривых h_ОЛЗ=f(V) и  = f(V) показывает, что всем оптимальным для различных СОЖ скоростям соответствует постоянная оптимальная температура резания, равная для пары ВТ14 – ВК6М _ОПТ=870^оС.

На основе приведенных след­ствий прихо­дим к выводу: поддерживая посто­янной опти­мальную температуру реза­ния _ОПТ, можно осуществлять процесс реза­ния в оптимальном режиме при исполь­зовании любых комби­на­ций V, s, t, , ,  и других факторов без проведения трудоемких и дорогостоящих стойкостных испытаний.