книги из ГПНТБ / Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента

паса по пластической прочности будет находиться на пределе, следовательно, при данных условиях Q занижается.

При резании твердыми сплавами на пониженных скоростях и средних толщинах среза получится низкая производительность, ибо, используя резервы хрупкой прочности, резервы пластичес­ кой прочности не будут полностью использованы.

При работе абразивным инструментом коэффициент запаса хрупкой прочности является низким, и это вынуждает работать с очень малыми толщинами среза. С другой стороны, коэффици­ ент запаса по пластической прочности является достаточно боль­ шим. Естественно, что для использования резервов прочности

этих материалов необходимо работать с высокими скоростями ре­ зания.

Предварительный подогрев срезаемого слоя дает возможность увеличить предельно допустимые толщины среза, но во многих случаях понижает предельно допустимую по пластической проч­ ности скорость резания. Поэтому резание с подогревом срезаемого слоя в смысле производительности выгодно применять в том слу­

трумента решающим образом может повлиять на экономические показатели выполняемой операции. Поэтому при выборе инстру­ ментального материала необходимо исходить из совокупности по­

казателей прочности и износостойкости. Примером этого может служить алмаз.

С точки зрения прочностных свойств алмаз является наилучшим но сравнению с корундом и карборундом. Между тем использова­ ние алмаза для шлифования стали с высокими скоростями менее целесообразно, чем корунда. Это вызвано интенсивным диффузи­ онным износом алмаза при обработке стали и высокой стоимостью алмаза по сравнению с корундом. Вместе с тем, при обработке

медных сплавов, ввиду инертности алмаза к диффузионному рас­ творению в этих металлах, его применение весьма эффективно.

Применение алмаза также является эффективным при резании германия, бора, твердых сплавов и др. материалов.

282

происходит при соответствующих предельных толщинах среза и является законтактным разрушением.

При торцовом фрезеровании установлен еще третий промежу­ точный вид хрупкого разрушения режущей части инструмента — местные (локальные) сколы. Как и выкрашивания, местные сколы являются внутриконтактными видами разрушения. Как правило, они развиваются локально вдоль задней поверхности, не затраги­ вая всю режущую кромку, и не приводят к окончательному выхо­ ду инструмента из строя. Поэтому являются в основном устрани­ мыми отказами.

5.Пластическое разрушение режущей части инструмента проис­ ходит при соответствующей предельной скорости резания в виде среза тонких слоев режущей части, преимущественно вдоль зад­ ней поверхности. Относится в основном к неустранимым отка­ зам, хотя и могут быть случаи, когда разрушение будет устрани­ мым отказом.

6.Для данной пары инструментального и обрабатываемого ма­ териалов скалывание режущей части инструмента предопреде­ ляется формой режущей части (угол заострения ß, передний угол

у, главный угол в плане у) и толщиной среза.

7.При данных инструментальном материале и форме режущей части скалывание предопределяется величиной касательного нап­ ряжения на условной плоскости сдвига обрабатываемого материа­ ла тф. Чем больше тф, тем меньше предельная толщина среза и наоборот.

8.При данных обрабатываемом материале и форме режущей части скалывание предопределяется в случае непрерывного реза­ ния пределом прочности инструментального материала при одно­ осном растяжении oft, а в случае прерывистого резания пределом

выносливости aw и ударной вязкостью ah. Ввиду того, что «Гц, и «ь связаны с О/, определенными соотношениями, то в качестве ос­ новной характеристики хрупкой прочности можно принять оь.

До определенных достаточно больших температур предел проч­ ности можно считать практически неизменным. Ввиду этого мо­ жно полагать, что данные, полученные при комнатной темпера­ туре, в первом приближении могут являться характеристиками хрупкой прочности режущей части инструмента при разных ско­ ростях резания. Этим предел прочности инструментального мате­ риала коренным образом отличается от предела текучести, кото-

285

изделия. За пределами контактной зоны, где напряжения не за­ висят от детального способа осуществления нагрузок, расчет мо­ жно производить по сосредоточенной равнодействующей силе.

14. Расчеты показали, что местоположение опасной точки оп­ ределяется полярными координатами r---k0c и Ѳ, где с — ширина контакта, а k0 — некоторый коэффициент (/е0> 1 ). Это подтвержда­ ется поляризационно-оптическими экспериментами и опытами по изучению механизма скалывания.

15. Независимо от формы режущей части инструмента для данной пары инструментального и обрабатываемого материалов /'=/e0c=const, т. е. расстояние опасной точки от режущей кромки неизменно.

16. Для расчета напряжений в контактной зоне следует реко­ мендовать метод, разработанный на основе развития и обобщения метода Ф. Р. Арчибальда.

В отличие от метода Ф. Р. Арчибальда, предлагаемый метод вместо расчета резцов с нулевым передним углом при нагружении треугольной эпюрой контактных нормальных напряжений и неиз­ менном среднем по поверхности контакта коэффициенте трения предназначен для расчета резцов с любым передним углом, при нагружении параболической эпюрой контактных нормальных на­ пряжений и переменном по поверхности контакта коэффициенте трения.

17. Для расчета напряжений в опасной точке можно рекомен­ довать метод, являющийся видоизменением метода расчета напря­ жений в клине при действии сосредоточенной силы, приложенной

квершине.

18.Поляризационно-оптические эксперименты, проведенные предлагаемыми методами, подтверждают расчеты напряжений в контактной зоне и за ее пределами.

а) в контактной зоне режущей части инструмента напряжения сжимающие (O^cr^cTj), но могут быть случаи, когда в определен­ ной части контактной зоны имеем малые по величине растягиваю­ щие напряжения (ФЭгОтгОд). Если напряжения сжимающие, то тогда напряжения сг3 примерно в середине ширины контакта име­ ют минимум по алгебраической величине и далее возрастают к концу ширины контакта. По абсолютной величине напряжения

287

це ширины контакта выше нейтральной линии переходят в растя­

далее уменьшаются; в) когда в определенной части контактной зоны оу^О^огд, то

напряжения по мере удаления от кромки к концу ширины кон­ такта уменьшаются, затем возрастают, достигают максимума при r = k x)c и далее уменьшаются.

20. Повышение толщины среза, с одной стороны, вызывает уве­ личение области растягивающих напряжений в режущей части за

•пределами контактной зоны. С другой стороны, с увеличением толщины среза повышаются растягивающие напряжения.

21. Установлено, что зависимость максимальной величины нап- ■большего главного напряжения от толщины среза в области сред­ них толщин среза, вплоть до достижения предельных толщин сре­ за и, соответственно, скалывания режущей части инструмента, имеет примерно линейный характер. При данных обрабатываемом и инструментальном материалах чем больше передний угол и меньше угол заострения, тем круче прямая. Наоборот, чем мень­ ше передний угол и больше угол заострения, тем более пологой является прямая. Для данной формы режущей части инструмента, изготовленного из данного инструментального материала, в зави­ симости от величины тф обрабатываемого материала меняется кру­ тизна прямой зависимости оу max—f(a). Чем больше величина тф обрабатываемого материала, тем больше крутизна прямой и нао­ борот. Зависимость Gy max^=f(a) для данного обрабатываемого ма­ териала и данной формы режущей части инструмента при обработ­

ке разными инструментальными материалами выражается одной прямой. При прочих одинаковых условиях, чем больше темпера­ тура предварительного подогрева обрабатываемого материала, тем более пологой является прямая ох max—f{a) и наоборот. Зависи­ мость ох max=f(ä) является основой определения предельных и допускаемых толщин среза.

.288

22. Если инструментальный материал имеет высокие характе­ ристики хрупкой прочности (ab, aw , ak) и низкий предел пласти­ ческой прочности при повышенных температурах, то для полноты использования запаса прочности инструментального материала целесообразно применять его при резании с большими толщинами среза и малыми скоростями резания. Примером служат закален­ ные и быстрорежущие стали. В случае, если инструментальный материал имеет средние по величине характеристики хрупкой прочности и увеличенный предел пластической прочности при по­ вышенных температурах, то такой инструментальный материал целесообразно использовать при средних толщинах среза и по­ вышенных скоростях резания. Примером служат твердые сплавы. Если же инструментальный материал имеет низкие характеристи­ ки хрупкой прочности и высокий предел пластической прочности при высоких температурах (минералокерамические и абразивные материалы), то тогда целесообразно работать с малыми толщинами среза и высокими скоростями резания. Примером такой обработки является шлифование.

23.Прочность режущей части инструмента, включая хрупкую

ипластическую прочности, является комплексным понятием, и в зависимости от условий резания инструментальный материал дол­ жен характеризоваться высокими значениями предела прочности, предела выносливости, ударной вязкости или температурной зави­ симости твердости.

24.Критерием качества инструментального материала с точки зрения использования прочностных ресурсов при обработке дан­ ного обрабатываемого материала является произведение апр ■ vnv= Q , выражающее секундный объем срезаемого слоя при единичной ширине среза Ь=1 • І0-Зм.

25.Предварительный подогрев срезаемого слоя, ввиду пони­ жения тф, дает возможность увеличить предельно допустимые тол­ щинъ! среза н за счет увеличения толщины среза повышать про­ изводительность. Однако предварительный подогрев, при прочих равных условиях, увеличивает температуру резания и во многих случаях понижает предельно допустимую по пластической проч­ ности скорость резания. Поэтому подогрев срезаемого слоя в смысле повышения производительности выгодно применять в том

(

,с передней поверхностью инструмента, Труды Грузинского политех­ нического института имени В . И . Ленина, 1969, № 3 (131)., ,

291