Тепловые явления при резании

Теплота, возникающая при резании, влияет на износ инструмента, на качество обработанной поверхности, изменение физико-механических свойств материала, на усадку стружки и так далее. Количество теплоты, выделяемое в процессе резания, пропорционально работе затраченной на упругое и пластическое деформирование материала заготовки, преодоление трения и образование новых поверхностей.

Т епловой баланс процесса резания можно записать так:

Q₁ – теплота, выделяемая в результате деформирования материала срезаемого слоя,

Q₂ – теплота, выделяемая за счет трения по передней поверхности стружки,

Q₃ – теплота, выделяемая за счет трения по задней поверхности стружки,

Q₄ – теплота, выделяемая при деформации поверхностного слоя,

q₁ – теплота, отводимая стружкой,

q₂ –теплота, отводимая инструментом,

q₃ – теплота, отводимая заготовкой,

q₄ – теплота, отводимая атмосферой.

В зависимости от условий процесса резания, выделяемое тепло может распределиться так:

q₁ - 5086% (стружка)

q₂ - 4010% (инструмент)

q₃ - 103% (заготовка)

q₄ - 1% (атмосфера)

Температура резания

В процессе обработки в результате трения поверхностей резца о заготовку и стружку теплота, выделяемая в результате этой работы, накапливается, при этом происходит рост температуры инструмента. Максимального значения температура достигает в центре давления резца, т.е. в той точке передней поверхности, где происходит контактирование её с огибающей режущую кромку стружкой.

В среднем, температура передней поверхности достигает 200^оС. Температура резания значительно влияет на способность резца осуществлять резание в течение определенного времени без переточки. Кроме того, температура резания влияет на усадку стружки, упрочнение и т.д. Температура резания повышается при увеличении режимов резания. При этом наибольшее влияние оказывает скорость резания, наименьшее – глубина. Геометрия резца также влияет на температуру резания. Так с ростом величины переднего и заднего углов температура резания до определенной величины может уменьшаться за счет уменьшения работы по внедрению режущего инструмента в материал. Но при значительном увеличении углов уменьшается теплоотвод. Снижает температуру резания уменьшение главного угла в плане, так как при этом увеличивается площадь контакта, что способствует теплоотводу. Значительное влияние на температуру резания оказывают механические свойства материала заготовки (твердость, прочность и др.), определяющие объем работы, необходимый для деформирования материала, влияют и свойства материала режущей части инструмента, особенно теплопроводность.

Смазочно-охлаждающие жидкости (сож)

Введение в зону резания СОЖ выполняет следующие функции:

• уменьшение трения между поверхностями инструмента и заготовки

• уменьшение температуры резания

• производит охрупчивание материала заготовки (СОЖ способствует разрыхлению материала, т.е. улучшает условия резания)

• способствует процессу стружкообразования.

В зависимости от назначения все СОЖ делятся на две группы:

• охлаждающие – различные растворы и эмульсии

• смазочные – различные масла, керосин и сульфофрезол (масло с добавкой серы).

Охлаждающие СОЖ применяются при черновых работах, когда имеет место значительное усилие и температура резания и т.д. Смазочные СОЖ применяют при чистовых работах. При больших скоростях резания и подачах применение СОЖ вообще не рекомендуется.

Все применяемые СОЖ должны быть безвредны для исполнителя и не должны вызывать коррозии материала инструмента и станка.