2.4 Влияние различных факторов на коэффициент усадки стружки

а) С увеличением твёрдости и прочности обрабатываемого материала снижается коэффициент усадки стружки (К_с).

б) С увеличением скорости резания уменьшается коэффициент усадки стружки (К_с).

Рисунок 36

в) С увеличением толщины срезаемого слоя уменьшается коэффициент усадки стружки (К_с), так как β₁ увеличивается.

Рисунок 37 - Влияние толщины срезаемого слоя на К_с

г) С увеличением переднего угла γ усадка стружки снижается.

Увеличение угла γ приводит к повороту всех сил по часовой стрелке. Вследствие этого угол действия ω уменьшается, а угол сдвига β₁ увеличивается. Увеличение угла β₁ снижает работу пластической деформации срезаемого слоя, так как площадь поверхности сдвига уменьшается, следовательно, уменьшается усадка стружки.

Рисунок 38

Чем больше γ, тем хуже условия для образования нароста. При γ=45⁰ нароста не образуется при любых скоростях.

д) С увеличением главного угла в плане ϕ усадка стружки снижается, так как увеличивается толщина срезаемого слоя.

е) Применение смазочно-охлаждающей жидкости снижает К_L за счёт уменьшения сил трения.

На высоких скоростях резания эффективность СОЖ снижается, так как высокая температура разрушает (испаряет) плёнку СОЖ.

3 Тепловые явления при резании металлов

3.1 Работа резания и её составляющие

,

где E_п.д. – работа пластических деформаций;

Е_тр.п. – работа сил трения по передней поверхности;

Е_тр.з. – работа сил трения по задней поверхности.

- удельная работа (пластической деформации)

V a γ ϕ e , так как К_L.

3.2 Тепловой баланс в зоне резания

где 1/427 – тепловой эквивалент;

Q – тепло, выделяемое при резании.

,

Рисунок 39 – Схема образования и отвода тепла из зоны резания

Чем больше скорость, тем меньше тепла отводится в резец. При обработке различных материалов эти соотношения различные.

Практическое определение теплового баланса

Распределение тепла между стружкой, заготовкой и инструментом изучают калориметрическим способом.

Рисунок 40 Рисунок 41

,

где G_в – вес воды;

C_в – удельная теплоёмкость воды;

Θ_г.с. – температура горячей стружки;

Θ_к. – конечная температура смеси в калориметре.

Средняя температура стружки определяется по формуле:

Количество теплоты, ушедшее в стружку:

,

где G_в – вес воды;

C_в – удельная теплоёмкость воды;

Θ_н. – начальная температура воды в калориметре;

τ – время, в течение которого снималась стружка весом G_c.

Поступая аналогичным образом, можно определить среднюю температуру резца и заготовки, а также количество тепла, ушедшего в резец и заготовку. Суммируя всё тепло, получим общее количество тепла.

3.3 Температура резания

За температуру резания принимают среднюю температуру на контактных поверхностях инструмента.

3.3.1 Методы определение температуры в зоне резания

а) Калориметрический метод.

Он даёт только снижение Θ, ⁰С.

б) Метод термокрасок.

Рисунок 42

Тоже является приближённым. Нанесённые краски меняют коэффициент трения.

в) Метод подведённых термопар.

Рисунок 43

Недостатки:

• сложность получения маленьких отверстий d≤0,5 мм;

• место спая находится на некотором расстоянии от контакта стружки с передней поверхностью.

г) Метод естественно образующейся термопары.

Он позволяет определять среднюю температуру в зоне контакта и не позволяет исследовать области распределения температур.

• сложность тарировки.

Метод тарировки: в расплавленных металлах, метод Резникова.

Рисунок 44 – Схемы тарирования термопары

Для каждой пары инструмента и материала нужен свой тарировочный график (рис. 45).

Рисунок 45

д) Метод двух резцов

Рисунок 46 – Метод двух резцов

Заготовку одновременно обрабатывают двумя резцами из разнородных материалов. В процессе работы эти два резца являются элементами термопары.

Пригоден при обработке любых токопроводящих материалов. Один тарировочный график служит для любого материала заготовки.

е) Метод бегущей термопары.

Место горячего спая скользит по контактным поверхностям инструмента и регистрирует термопару в разных точках.

Рисунок 47