8.6.3 Температурные деформации режущего инструмента
Некоторая часть тепла, образующаяся в зоне резания, переходит в режущий инструмент, вызывая изменения его размеров. Несмотря на незначительную долю тепла, переходящую в инструмент, происходит очень сильный его нагрев. Так, например, резцы из быстрорежущей стали нагреваются до температур 700 – 8500С. Происходит удлинение консольной части резца, достигающее, при обычных условиях работы, 30 – 50 мкм. Зависимость изменения удлинения резца от времени его работы показана на рис. 8.8. С увеличением времени работы станка инструмент нагревается и за период времени t1 достигает своего наибольшего значения, а затем стабилизируется
t
Рис. 8.8. Зависимость тепловых деформаций инструмента от времени его работы
С увеличением подачи, глубины и скорости резания нагрев инструмента увеличивается.
Увеличение длины резца с твердосплавной пластинкой в установившемся режиме нагрева (участок t2 на рис. 2.19) определяется по формуле
,
(8.30)
где С – постоянный коэффициент, зависящий от режимов резания (при t < 1,5 мм, s < 0,2 мм/об и V = 100 − 200 м/мин С= 4,5); LP – длина рабочей части резца (его вылет); F – площадь поперечного сечения резца; σв – предел прочности материала заготовки; t – глубина резания; s – подача (смещение резца за один оборот детали в направлении движения инструмента); V – скорость резания.
При обработке партии заготовок температура нагрева резца изменяется, как показано на рис. 8.9.
При ритмичной работе режущего инструмента при обработке партии заготовок t1 = t2 = t3 = t4.
При неритмичной работе режущего инструмента t1 ≠ t2 ≠ t3 ≠ t4.
Рис. 8.9. Тепловые деформации резца при циклической его работе
Удлинение резца при ритмичной работе δlр с перерывами машинного времени приближенно определяется по формуле
,
(8.31)
где δl1 – удлинение резца в установившемся температурном режиме; Тмаш – машинное (основное) время – время, в течение которого происходит резание металла; Тпер – продолжительность перерывов машинного времени.
Общая погрешность от температурных деформаций может быть определена по формуле
,
(8.32)
где δо – общая (суммарная) погрешность от температурных деформаций; δст – погрешность обработки, связанная с нагревом элементов станка; δзаг – погрешность от температурных деформаций обрабатываемой заготовки; δинстр – погрешность от температурных деформаций инструмента.
Применение смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) значительно уменьшает нагрев в зоне резания и сокращает погрешность обработки заготовки.
Уменьшить влияние температурных деформаций на точность обработки можно путем рационального выбора режимов резания, а именно, скорости и глубины резания, подачи. Обработку заготовок следует начинать на предварительно разогретых станках, что позволяет перевести погрешность от температурных деформаций перевести в систематическую погрешность и учесть при настройке инструмента на заданный размер.
ЛЕКЦИЯ № 10