книги / Резание материалов

140 м/мин, подача 0,08 мм, глубина резания 0,15 мм, без СОЖ по мере износа по задней грани до 0,2 мм высота микронеровностей Rz увеличивается с 1,31 до 2,18 мкм, т.е. почти в 2 раза.

Влияние свойств обрабатываемого и инструментального материалов на шероховатость. Обрабатываемый материал, его физико-механические свойства и структура оказывают существенное влияние на характер и высоту неровностей обработанной поверхности. Влияние это осуществляется через следующие факторы процесса резания: интенсивность деформаций, трение на поверхностях контакта, наростообразование, вибрации, износ и т.д.

Более вязкие и пластичные металлы (материалы), склонные к пластическим деформациям, дают при их обработке грубые и шероховатые поверхности. С увеличением твердости обрабатываемого материала, его ударной вязкости высота шероховатости

ной поверхности.

Различные инструментальные материалы при одной и той же геометрии инструмента и тех же режимах резания могут дать обработанные поверхности с различной шероховатостью (рис. 198). Это объясняется различием в силах адгезионного взаимодействия и условиях трения на поверхностях контакта и разной способностью различных инструментальных материалов сохранять режущую кромку.

351

большой скорости резания деталь проходит через зону контакта, не получив того наклепа, который она могла бы получить при малой скорости резания и более продолжительном контакте.

3.Скорость резания изменяет удельные контактные нагрузки

икоэффициент трения на задней поверхности инструмента. Повышение их будет способствовать увеличению наклепа.

V, м/мин

Рис. 199. Влияние скорости протягивания V хвостовиков лопаток и пазов в кольцах НА из жаропрочных никелевых сплавов на глубину h и степень наклепа H протянутой поверхности

4.Скорость резания изменяет ширину пластической зоны (зона стружкообразования) и положение ее начальной границы. При повышении скорости резания до некоторой величины происходит сужение пластической зоны и уменьшение глубины ее распространения ниже линии среза, что уменьшает наклеп.

5.Скорость резания как температурный фактор, изменяющий степень развития нароста. Нарост может увеличивать действительный радиус округления режущей кромки и тем самым способствовать повышению наклепа.

353

6.Скорость резания как температурный фактор влияет на интенсивность процесса разупрочнения. Повышение температуры резания способствует повышению интенсивности процесса разупрочнения и уменьшению наклепа.

7.Скорость резания способствует процессу самозакаливания поверхностного слоя и наклепу при фазовых превращениях вследствие нагрева поверхностного слоя.

8.Скорость резания изменяет температуру поверхностного слоя и характеристики пластичности материала детали при этих температурах. При обработке материалов резанием повышение температуры контакта до температуры, соответствующей максимальному охрупчиванию, будет способствовать снижению наклепа, а при дальнейшем повышении температуры наклеп увеличивается, так как пластичность в этом случае возрастает. Анализ причин, изменяющих наклеп, позволяет заключить, что зависи-

мости hн = f(V) и Н = f(V) должны носить экстремальный характер. Наименьшие глубина и степень наклепа наблюдаются в области оптимальных по интенсивности износа инструмента скоростей резания (рис. 200). Глубина и степень наклепа определяются средней температурой контакта, а скорость резания и подача выступают главным образом как температурные факторы. При работе на постоянной скорости резания и переменной подаче зависимости hн = f(S) и Н = f(S) могут иметь различный характер,

Это объясняется тем, что при повышении подачи температура переходит через оптимальное значение. Для высоких скоростей резания, когда при повышении подачи температура резания все дальше отклоняется от оптимального значения, глубина и степень наклепа монотонно повышаются (см. рис. 200).

Влияние геометрии инструмента на наклеп. На условия стружкообразования в основном влияет передний угол . При изменении от +15 до –15° глубина наклепа hн увеличивается значительно (для ЭИ487-БУ в 3 раза), что связано с изменением положения начальной зоны стружкообразования (пластической зоны), повышением относительного сдвига и другими факторами.

Увеличение радиуса округления режущего лезвия повышает наклеп поверхностного слоя при всех подачах, особенно когдабольше толщины среза. Существенно влияет на наклеп и износ резца по задней поверхности – через изменение силового фактора, повышение продолжительности пластического деформирования каждого участка обработанной поверхности и изменение температуры в зоне контакта. Фаски износа оказывают наибольшее влияние на наклеп при работе на скоростях ниже и выше оптимальных.

Главный угол в плане и радиус резца при вершине R оказывают влияние на наклеп как фактор, изменяющий толщину среза, со всеми последствиями.

Влияние обрабатываемого и инструментального материа-

ла на наклеп. Стали и сплавы, обладая различными прочностными

ипластическими свойствами, по-разному упрочняются (наклепываются) при механической обработке. При этом более пластичные

иболее упрочняемые при деформации материалы, как правило, при механической обработке имеют и больший наклеп.

Значительное влияние на характеристики наклепа оказывает

иинструментальный материал через коэффициент трения на задней поверхности. Тот инструментальный материал, который дает более высокий коэффициент трения по задней поверхности, наиболее интенсивно изнашивается, приводит к формированию большего наклепа поверхности как по глубине, так и по степени.

355

(применительно к пластичным материалам), что в слое, прилегающем к поверхности, должны формироваться тангенциальные напряжения растяжения; зависимость максимальной величиныmax от скорости резания должна иметь характерную точку перегиба или носить экстремальный характер.

Экспериментальные исследования остаточных напряжений полностью подтверждают это предположение. Например, при протягивании жаропрочного литейного сплава ВЖЛ14 величина максимальных остаточных растягивающих напряжений имеет переменную характеристику с наибольшими значениями в области оптимальных скоростей резания 14…15 м/мин для этого сплава (рис. 202). Причина такого явления заключается в снижении действия силового фактора, уменьшении объема пластической деформации при оптимальной температуре резания, совпадающей с температурой провала пластичности, и усилении действия теплового фактора.

ВЖЛ14, острые протяжки ВЖЛ14, затупленные протяжки

Рис. 202. Влияние скорости протягивания V хвостовиков лопаток и пазов в кольцах направляющих аппаратов из жаропрочных никелевых сплавов на величину максимальных остаточных напряжений σmax протянутой поверхности

357

В 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, остаточные напряжения и интенсивность износа инструмента, является средняя температура контакта, а скорость резания выступает в основном как температурный фактор.

Влияние скорости резания, инструментального материала и износа на микроструктуру. В процессе резания под дейст-

вием силовых и температурных факторов тонкий поверхностный слой деталей машин имеет иные механические, физические, химические свойства и структуру, чем в глубинной средней части металла. Это может существенным образом повлиять на эксплуатационные характеристики и долговечность работы деталей. В связи с этим исследованиям микроструктуры поверхностного слоя деталей при изменении параметров технологического процесса уделяется большое внимание на предприятиях, выпускающих сложные наукоемкие машины, для гарантированного обеспечения безопасности эксплуатации машин.

Структура металлов и сплавов представляет собой поликристаллическое строение и состоит из большого числа беспорядочно ориентированных и разных по размерам кристаллических зерен. Эти зерна, врастая друг в друга, образуют прочное механическое соединение. Под действием силы резания в поверхностном слое

359