Задача лабораторной работы
Установить зависимость температуры резания от глубины, подачи и скорости резания.
Построить графики зависимости температуры резания от глубины, подачи и скорости резания.
Порядок выполнения работы
Задача установления зависимости температуры резания при точении от глубины, подачи и скорости резания представляет собой задачу математического моделирования и решается в четыре этапа:
Выбор вида модели. Искомая зависимость может быть аппроксимирована степенной мультипликативной моделью.
Планирование эксперимента. Рекомендуется использовать классический план эксперимента, т.е. три однофакторных эксперимента, в которых каждый фактор варьируется на нескольких уровнях, а остальные остаются постоянными, не равными нулю.
Измерение температуры. Температуру измеряют по величине термоэдс, возникающей в цепи из материала, инструмента и деталей станка. При этом резец изолируется от станка, а потенциал на детали снимается с помощью ртутного токосъемника и фиксируется микровольтметром.
Вычисление параметров модели. Вычисление коэффициента и показателей степеней осуществляются методом наименьших квадратов на ПЭВМ по программе MOD INI.
Форма отчетности
Результаты работы оформляются в протоколе № 7 (см. приложение). В этом же протоколе строятся графики полученных зависимостей и приводится схема измерения термоэдс.
Контрольные вопросы
1. Что такое температура резания и как она измеряется?
2. Как влияет на температуру резания глубина резания?
3. Как влияет на температуру резания подача?
4. Как влияет на температуру резания скорость резания?
1.8. Лабораторная работа № 8 «Прочность инструмента»
Для хрупкого разрушения инструмента при напряжении необходимо и достаточно появления хотя бы одного дефекта критической величины.
Пусть в единице объема тела имеется трещина, свободная энергия поверхности которой равна
,
Дж/м3,
где l – величина трещины,
Г – поверхностное натяжение.
Работа упругой деформации единицы объема тела, содержащего трещину, под действием напряжения равна
,
Дж/м3,
где Е – модуль упругости.
Если работа упругой деформации равна свободной энергии поверхности трещины, то трещина находится в равновесии
или
.
Если работа упругой деформации больше свободной энергии поверхности трещины, то трещина растет и распространяется через все тело. Из условия равновесия трещины в упругой среде следует, что при напряжении разрушение тела способно вызвать трещины с размером
.
Длина трещины является случайной величиной, а функция распределения размеров трещин имеет вид
,
где – показатель распределения размеров дефектов.
Вероятность появления тела с трещиной, способной вызвать разрушение, равна
,
а число таких тел –
.
Вероятность разрушения инструмента при напряжении равна
или
,
где 0 – средняя прочность инструмента.
Наибольшую опасность хрупкого разрушения инструмента представляют растягивающее напряжение на передней поверхности инструмента, равное
,
где – угол заострения,
R – сила резания,
в – ширина срезаемого слоя,
r – расстояние от режущей кромки,
– угол трения.
Задача лабораторной работы
Определить силу, необходимую для разрушения режущей кромки, и установить влияние на нее заднего угла , угла заострения и подачи S.
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на машине для испытания на прочность режущих кромок, разработанной лауреатом Сталинской премии И.П. Третьяковым.
Испытания проводятся на специальных образцах из инструментальных материалов с геометрией, соответствующей геометрии инструмента. Определяется усилие, при котором происходит разрушение инструмента.
Форма отчетности
Результаты работы оформляются в протоколе № 8 (см. приложение). В этом протоколе приводятся геометрия образцов и условия испытания, а также измеренные значения разрушающей силы. В этом же протоколе строятся графики влияния заднего угла, угла заострения и подачи на разрушающее усилие. Приводится схема испытания.
Контрольные вопросы
1. Что является причиной хрупкого разрушения инструмента?
2. Как влияет геометрия инструмента на его прочность?
3. Как влияет подача на прочность инструмента?