книги из ГПНТБ / Макаров, А. Д. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов учебное пособие

При потенцировании уравнения регрессии (10.27) с приме­ нением формул преобразования (10.26) можно получить степенное выражение для натуральных величин.

При сопоставлении значений г/, полученных по уравнению регрессии (10.27), с результатами наблюдений уп разности du =

— Уи — У нигде не превышают ошибки эксперимента с{t/} =

=0,2267.

Впоследнее время широкое применение находит планирова­ ние экспериментов на симплексе [381. Примером этого может послужить работа [451, в которой рассмотрено влияние термиче­ ской обработки на обрабатываемость сплава ЖС6К. Метод сим­ плексного планирования эксперимента позволил кратчайшим путем определить наиболее оптимальный вариант термообработ­ ки.

Факторами для исследования выбраны:

x t — температура отжига (град)-,

За критерий оценки каждого варианта термообработки при­ нят коэффициент увеличения стойкости при точении /( (табл. 10.7).

Вершины В и Д симплекса АВСДЕ последовательно отброше­ ны как вершины с минимальным значением отклика и замене­ ны зеркальным отображением этих вершин В*, Е*.

Вершина А находится в области экстремума (имеет максималь­ ное значение отклика) и определяет оптимальный вариант терми­ ческой обработки сплава.

Применение симплексного планирования сократило сроки проведения исследования в 10— 13 раз (по загрузке электропечей и проведению стойкостных исследований).

Методы факторного планирования экспериментов в дальней­ шем найдут самое широкое применение в металлообработке.

Перспектива создания единой формулы обрабатываемости металлов резанием

Процесс резания сопровождается сложными разнообразными по своей природе физическими явлениями, точное математиче­ ское описание которых в настоящее время затруднительно. По­ этому для изучения процессов резания в будущем должна найти широкое применение теория подобия, соединяющая 6 себе поло­ жительные качества: хорошую достоверность результатов и их большую общность.

192

С. С. Силин [11, 46] установил применительно к расчету теп'- ловых процессов четыре безразмерных критерия:

(C-l)iH (С-ч)р—удельные объемные теплоемкости соответственно обрабатываемого и режущего материалов, дж/м3°К; Хх и Хр — коэффициенты теплопроводности обрабатываемо­

го и режущего материалов, дж/м се/с°К; 0 = 7 \ — 273,16 — температура резания, °С;

Тг — термодинамическая температура резания, °К; Рг— тангенциальная составляющая силы резания, н ; v — скорость резания, м;сек\

ах — коэффициент температуропроводности обрабаты­ ваемого материала, ж2/се/с;

Р — угол наклона плоскости сдвига (tg P ^ co s 7/К—sin 7); 7 — передний угол резца; К — коэффициент усадки стружки.

Критерий А характеризует собой тепловую активность струж­ ки (увод тепла из зоны резания стружкой при условии нагрева ее по всему объему до температуры резания @р) по отношению к общей затраченной работе, выраженной в тепловых единицахКритерий Б аналогичен известному в теории подобия крите­ рию Пекле. Он характеризует степень влияния режимных усло­ вий процесса о-а [по [сравнению с влиянием теплофизических свой­

ств обрабатываемого материала ах.

Критерий В отражает приближенно степень пластических, деформаций металла снимаемого припуска.

Критерий Г определяет тепловую активность режущего ма­

Когда тепловая активность режущего материала значительно^ меньше тепловой активности обрабатываемого материала, колиг чеством тепла, уходящего в резец, можно пренебречь. ВХэтом слу+

На основании анализа безразмерных критериев подобия пред<- ложены выражения для определения оптимальной-скорости резац-

7 Заказ 829

т— особая постоянная механическая характеристика об­ рабатываемого материала, представляющая собой со­ противление материала пластическому сдвигу, н'м2.

К1— безразмерная величина, зависящая от радиуса при

вершине резца, углов в плане © и ©i, глубины реза­ ния и подачи;

С — постоянный коэффициент в соотношении А=С(БВ)П.

Величины у0, п0, -р/<\ и С могут быть рассчитаны или выбра­ ны из таблиц, которые приведены в работах [11, 461.

Уравнения (10.29) при всей их ценности для анализа явлений, обусловливающих ту или иную обрабатываемость металлов реза­ нием, во-первых, в ряде случаев [121 не дают достаточной точно­ сти, во-вторых, включают большее число экспериментальных величин, определение которых тоже связано с достаточно боль­ шой трудоемкостью. Следовательно, необходимо дальнейшее со­ вершенствование методов теории подобия с целью получения более точных сведений об обрабатываемости металлов резанием.

Задача создания единой формулы обрабатываемости металлов резанием является весьма сложной. При ее решении надо, повидимому, идти как от общего к частному, так и от частного к

общему.

Конечной целью качества режима резания металлорежущих станков является определение числа оборотов шпинделей и по­ дач суппортов (головок, столов), которые должны быть выбраны так, чтобы удовлетворялись технические ограничения и обеспечи­ валась оптимальность некоторого критерия, оценивающего ка­

чество режима.

Расчет режимов является технико-экономической задачей, в решении которой участвуют зависимости, характеризующие режущие свойства инструментов, и комплекс необходимых эко­ номических показателей.

На первом этапе оценки обрабатываемости с целью упрощения задачи необходимо отрешиться от экономических показателей и рассматривать только режущие свойства инструментов.

Режущие свойства инструментов зависят главным образом от явлений, происходящих в зоне контактирования, которые опре-

194

.деляются как свойствами обрабатываемого материала, так и свой­ ствами материала инструмента и среды. Очевидно, в этом комплек­ се наиболее мобильным является обрабатываемый материал. Дей­ ствительно, за последние десятилетия было создано огромное количество новых конструкционных металлов, в то время как количество марок инструментального материала и смазочно-ох­ лаждающих средств (СОС) практически не изменилось. Задачу определения обрабатываемости можно еще более упростить, если принять во внимание только инструментальные материалы и СОС, нашедшие наибольшее применение в промышленности, и уже применительно к этому комплексу оценивать обрабатываемость.

Выше было показано, что интенсивность износа инструмен­ тов в условиях оптимальных температур контакта определяется главным образом адгезионным износом. Адгезионный износ за­ висит от прочности адгезионных связей на срез (обусловливае­ мой физико-механическими свойствами, химическим и фазовым составом обрабатываемого материала и материала инструмента, а также от прочностных (усталостных) характеристик инструмен­ тального материала в условиях заданных температур контакта.

Оптимальная скорость резания (при заданных прочих пара­ метрах) зависит от оптимальной температуры резания, физико­ механических свойств обрабатываемого материала, теплофизиче­ ских свойств материала инструмента и детали, свойств СОС.

Следовательно, первым и наиболее важным показателем для оценки обрабатываемости является оптимальная температура контакта, связанная в основном с явлениями разупрочнения ад­ гезионного шва за счет диффузии. Если бы наряду с физико-меха­ ническими, теплофизическими и прочими свойствами в паспорт вновь созданных конструкционных материалов заносились вели­ чины оптимальной температуры 0 О контакта и соответствующей прочности тГо адгезионных связей на срез применительно к наи­ более ходовым инструментальным метериалам, то это, несомнен­ но, имело бы большой научный и практический смысл. Конечно, специфика того или иного вида обработки будет в дальнейшем вносить поправки в эти показатели (в связи с изменением свойств материалов за счет пластических деформаций, температуры и пр.), но знание величины 0 О и тпо наряду с физико-механическими, теплофизическими и прочими стандартными показателями сущест­ венно облегчило бы задачу систематизации (обобщения) и конкрет­ ного определения (hanC, v0) обрабатываемости металлов резанием. Существенно облегчилась бы задача определения оптимальных режимов резания, если бы в паспортах обрабатываемых материа­ лов содержались достоверные сведения о температурах провала пластичности [13].

На первом этапе обобщения весьма важно иметь комплексные данные по обрабатываемости в пределах каждой группы обраба­ тываемых материалов (углеродистых сталей, жаропрочных спла­ вов на никелевой основе, титановых сплавов, молибденовых спла-

b o b ' и т. д.). Вывод формул обрабатываемости в пределах каждой группы послужит основой для создания единой формулы обраба­ тываемости.

При этом большое применение должны получить математиче­ ские методы, вычислительная и запоминающая техника. Должен быть создан единый центр по сбору и обобщению информации по обрабатываемости, который при появлении новых обрабатывае­ мых и инструментальных материалов, а также новых СОС неза­ медлительно выдавал бы конкретные сведения об обрабатывае­ мости резанием. Это ликвидировало бы дублирование в работе многих лабораторий, существенно сократило бы сроки подготовки производства и имело бы несомненный экономический эффект.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1 . У с а ч е в Я. Г- Явления, происходящие при резании металлов,

«Известия Петроградского политехнического института», т. 23, вып. I. 1915.

2.Г л е б о в С. Ф. Теория нанвыгодиейшего резания металлов. М.-Л., Госмашметиздат, 1933.

3.К л у ш и и М. И. Вопросы физических основ теории стойкости

мости стали типа ЭП69 в связи с обработкой крупных деталей. Сб. трудов

резанием, основанные на исследовании физико-механических свойств и параметров процесса резания. В сб.: «Высокопроизводительное резание в машиностроении», М., «Наука», 1966.

9. В е р ш и н с к а я А. Д. Влияние химического состава и структуры жаропрочных сплавов на обрабатываемость. Труды ЦНИИТМАШ, № 17,

М., Машгиз, 1961.

10.Т а ш л и ц к и й Н. И. Приближенный расчет скоростей точения

ва ЭИ437БУ. «Станки и инструмент», 1970, № 11.

■14. П р е с н я к о в А. А., Ч е р в я к о в а В. В. Природа провалов пластичности у металлических сплавов. Алма-Ата, «Наука», 1970.

15. М а л к и н А. Я- Скоростная обработка твердых и закаленных сталей м>еталлическим инструментом. В сб.: «Скоростные методы обработки металлов*; М., Машгиз, 1949.

.1196

ние твердости стали на некоторые характеристики её обрабатываемости реза­ нием. В сб.: «Вопросы оптимального резания металлов», труды УАИ, вып. 29, Уфа, 1972.

20. М а к а р о в А. Д., Б е р ш а д с к и й В. Б. О выборе оптимальных режимов резания при фрезеровании штамповой стали 5ХНВ. В сб.: «Вопро­ сы оптимального резания металлов», труды УАИ, вып. 29, Уфа, 1972.

21. Ма к а р о в А. Д., Шу с т е р Л. Ш. Исследование процесса резания

стали ЗОХГСА, термообработанной на разную твердость. Сб. «Резание и инст­ румент», вып. 8 , Харьков, 1973.

22. М а к а р о в А. Д., Кпч ко Ю. М. Влияние химсостава углеродистых сталей на обрабатываемость резанием. В сб.: «Вопросы оптимального резания металлов», труды УАИ, вып. 29, Уфа, 1972.

сплавов на никелевой основе. В сб.: «Вопросы оптимального резания метал­ лов», труды УАИ, вып. 29, Уфа, 1972.

25. М а к а р о в А. Д., М у х и н В. С., К и ш у р о в В. М. Влияние хими­ ческого состава и механических свойств жаропрочных сплавов на их обраба­ тываемость. В сб.: «Вопросы оптимального резания металлов», труды УАИ, вып. 34, Уфа, 1972.

26.X и м у ш н н Ф. Ф. Легирование, термическая обработка и свойства жаропрочных сталей и сплавов. Оборонгиз, 1962.

27.X и м уш и н Ф. Ф. Жаропрочные стали н сплавы. М., «Металлургия»,

1969.

28. Шу с т е р Л. Ш., И с у п о в А. А. Исследование прочности адгезион­ ной связи на срез при различных температурах контакта. В сб.: «Вопросы оптимального резания металлов», труды УАИ, вып. 34, Уфа, 1972.

29. К а з а к о в Н. Ф. Радиоактивные изотопы в исследовании износа ре­ жущего инструмента. М., Машгиз, 1960.

30.Шу с т е р Л. Ш. Выбор материала режущей части резцов. «Станки и инструмент», 1972, № 5.

31.Справочник нормировщика-машнностроителя. М., Машгиз, 1961.

№10.

33.Ма к а р о в А. Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М., «Ма­

38.Новые идеи в планировании эксперимента. Под ред. Шалимова В. В., М., «Наука», 1969.

39.Хикс И. Основные принципы планирования эксперимента. М., «Мир»,

197

ниями, микронапряжениями, напряжением 3-го рода.

Г Л А В А XI

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Реальная техническая поверхность деталей после механиче­ ской обработки, в отличие от идеальной поверхности, изображае­ мой на чертежах, всегда имеет неровности различной формы и высоты.

«Совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах заданной базовой длины, представляет собой шероховатость по­ верхности» II].

При введении в действие ГОСТа 2789-—59 такие термины, как «микрогеометрия поверхности» и «чистота поверхности», длитель­ ное время'применявшиеся в промышленности и технической лите­ ратуре, заменены единым термином «шероховатость поверхности». Термин «чистота» сохранил свое значение только при классифи­ кации шероховатости поверхности и употребляется в сочетании

стермином «класс».

Всоответствии с ГОСТом 2789-59 шероховатость поверхности (или класс чистоты) определяется одним из следующих параметров:

а) средним арифметическим отклонением профиля Ra; б) высотой неровностей Rz.

Стандартом предусмотрено. 14 классов чистоты поверхности. Наиболее шероховатая поверхность относится к 1 -му классу,

(99