31

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

И.В. Багров, В.В. Борщ, Б.А. Кудряшов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРУ ПРИ ТОЧЕНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №7

ПО КУРСУ

“ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ”

Москва 2010

УДК 621.9

Б

БК 34.62

© Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2010

1. Цель лабораторной работы

Изучить возможность управления теплонапряженностью процесса резания при точении конструкционных материалов путем изменения параметров резания.

2. Краткие сведения из теории

Тепло, выделяющееся при обработке материалов резанием, по-разному влияет на процесс резания и участвующие в нем объекты. С увеличением температуры в зоне резания снижается прочность обрабатываемого материала и уменьшается коэффициент трения на контактных поверхностях инструмента со стружкой и заготовкой. Это снижает силу резания и повышает производительность процесса обработки. Кроме того, рост температуры выше определённого предела препятствует образованию нароста на передней поверхности инструмента, что благоприятно сказывается на качестве обработки (повышается точность размеров, уменьшается шероховатость обработанных поверхностей). Таковы положительные стороны явления. Но есть и отрицательные.

Чем выше температура резания (а под этим термином понимается средняя температура, возникающая на поверхностях соприкосновения инструмента с обрабатываемой заготовкой и стружкой), тем больше нагрев инструмента и заготовки, температурные изменения геометрических размеров и формы получаемых поверхностей. Качество обработки снижается и вследствие переменных температурных деформаций заготовки и инструмента, меняющих пространственную ориентацию инструмента относительно обрабатываемой поверхности и нарушающих постоянство глубины резания. Вследствие напряженного теплового режима работы интенсифицируется износ режущей части инструмента, возможны структурные изменения в материале инструмента и снижение его прочности. В итоге падает стойкость инструмента, быстро теряется его режущая способность. Неблагоприятна высокая температура и для материала заготовки. В ряде случаев это может привести к нежелательным фазово-структурным превращениям и появлению дополнительных остаточных напряжений в поверхностном слое, что изменит эксплутационные характеристики детали, получаемой при обработке.

Перечисленные обстоятельства заставляют искать оптимальные условия обработки резанием, которые наряду с обеспечением требуемого качества изготавливаемых изделий позволяли бы сохранить высокую эффективность процесса обработки (малые экономические затраты при высокой производительности). Такой поиск неотделим от умения управлять теплонапряженностью процесса резания. В зависимости от конкретной ситуации, управление теплонапряженностью процесса резания может касаться как общего изменения (снижения или повышения) температуры в зоне резания, так и регулирования температуры отдельных участков заготовки и инструмента. Несмотря на некоторые отличия, в основе реализации указанных направлении лежит эффект воздействия на источники возникновения теплоты при резании (область упругих, пластических деформаций и разрушения материала, а также области упругих, пластических деформаций и трения в районе площадок контакта передней и задних поверхностей инструмента соответственно со стружкой и заготовкой) и на тепловые потоки, распространяющиеся в стружку, заготовку, инструмент, окружающую среду.

На практике широко используются разные методы управления тепловыми процессами при резании: регулирование мощности тепловыделения, ограничение длительности контакта инструмента с заготовкой, ротационные способы обработки, рациональное применение смазочно-охлаждающих сред, комбинирование различных видов энергии, оптимизация конструкции режущей части инструмента. Регулирование мощности тепловыделения (количества теплоты, выделяющейся в единицу времени) считается наиболее простым и естественным случаем общего изменения температуры в зоне резания. В лабораторной работе на примере операции точения исследуется один из таких вариантов – регулирование температуры резания путем изменения параметров режима резания (глубины резанияt, подачиSи скорости резанияV). Поскольку при обработке металлов резанием такой процесс регулирования, с достаточной для практических целей точностью, может быть математически описан степенной функцией вида

.

Задача исследования упрощается и сводится к экспериментальному определению числовых значений постоянных величин этого выражения (показателей степени x, y, zи коэффициента учитывающего условия проведения эксперимента).