42. Зависимость величины износа от времени работы инструмента. Графики износа.

1) ОА – период приработки – изнашивается микронеровности резца в результате заточки

2) период нормального установившегося износа; угол наклона может быть любой

3) период катастрофического износа происходит разрушение режущего инструмента.

Т_Σ=Т_мин*n

43. Стойкость режущих инструментов. Период стойкости инструмента. Критерии затупления и их экономическая необходимость (блестящая полоска, силовой, оптимальный износ, технологические).

Стойкость инструмента – это время непрерывной работы инструмента между двумя переточками или до определенной величины износа.

Т_мин=15-60; h_з=0,5-0,6 мм (чистовое); h_з=0,7-1,5 мм (черновое)

Критерии затупления:

1)блестящая полоска

2)технологический критерий

3)изменение внешних составляющих поверхностного слоя

4)силовой

5)температурный (↑t – могут появиться прижоги)

6)вибрация

7)шум

44. Зависимость интенсивности износа от условий обработки. Методы повышения стойкости инструментов.

1) влияние обрабатываемого материала – чем тверже и прочнее, тем > сопротивление резанию, тем > трение по передней и по задней поверхности, тем > износ режущего инструмента. Интенсивность износа I это: I=Δh_з/ΔL

2) влияние режимов резания

А) скорость резания

Б) ↑S – увеличивается объем снимаем стружки и ее толщина – увеличение интенсивности износа

В) глубина резания влияет в меньшей степени

Г) влияние переднего угла j:

↑j – увеличение пластической деформации, уменьшение сил трения – снижение температуры – величина износа уменьшается, уменьшается сечение клина и износ возрастает.

Д) увеличение заднего угла α – уменьшается износ задней поверхности

Е0 главный угол в плане φ – увеличение толщины среза- увеличивает износ режущего инструмента

Ж) увеличение радиуса при вершине приводит к снижению износа резца и термонапряженности

З) СОЖ образуют пленки на передней, задней поверхности, снижаются трения и уменьшается износ

И) влияние инструментального материала

45. Зависимость «скорость резания – стойкость», ее графическое и аналитическое выражение

2 – при дальнейшем увеличении V стойкость увеличивается

3 – при дальнейшем увеличении V стойкость падает; при увеличении скорости в 2 раза, стойкость падает в 4 из-за резкого увеличения Q, снижение прочности и твердости – увеличивается износ и стойкость резко падает.

Min – объясняется хрупким износом твердого сплава при низких скоростях резания

Max – снижение хрупкости твердого сплава, повышением его пластичности, контактные поверхности его оплавляются, коэффициент трения снижается.

V_рез=С_v/T^m

46. Зависимость допустимой скорости резания от условий обработки. Эмпирическая формула расчета допустимой скорости резания при точении.

Vp = Cv * Kv/ (T^m *t^xv * S^Yv)

В этой формуле приняты следующие обозначения: C_v – обобщенный коэффициент_, учитывающий условия резания, для которых была получена эта формула; T – период стойкости резца, мин; S – подача инструмента, мм/об; m, Y_v – показатели степеней_; K_v – поправочный коэффициент, учитывающий реальные условия резания.

K_v=K_m*K_o*K_j*K_φ*K_r*K_сож, где

K_mv = K_г * (750/σ_в)^nv

где К_Г – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; n_v – показатель степени,

σв – фактический предел прочности обрабатываемого материала, МПа/м².

47.48 В результате обработки резанием вследствие пластической деформации тонкий поверхностный слой детали толщиной 0,2…1,0 мм приобретает новые свойства, имеющие значительные отличия от обрабатываемой поверхности и внутренних свойств заготовки. Качество детали после обработки резанием прежде всего опреде­ляется:

– точностью размеров;

– геометрическими параметрами качества – шероховатостью, граностью, бочкообразностью, корсетностью и т.д.;

– физическими параметрами – глубиной и степенью наклепа, микро­структурой, остаточными поверхностными напряжениями, дисло­кационной структурой и т.д.

Установлено, что разрушение материала деталей в процессе эксплуатации машин обычно начинается с поверхности. В процессе механической обработки в поверхностном слое появляются остаточные напряжения, разрывы металла, микротрещины, которые при различных условиях эксплуатации могут привести к росту величины трещин и последующему разрушению. Обеспечение высокой усталостной и длительной прочности, термоусталости, износоустойчивости, коррозионной стойкости и других эксплуатационных требований к деталям ГТД может быть достигнуто и технологическими методами, т.е. назначением соответствующих режимов резания. Поэтому технологу нужно знать особенности образования поверхностного слоя и уметь управлять процессом резания для обеспечения наиболее благоприятных параметров качества поверхностного слоя.

Под шероховатостью поверхности понимается совокупность микронеровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности.

В соответствии с ГОСТ 2789–83, шероховатость поверхности характеризуется высотой неровностей R_z или средним арифметическим отклонением Rа, или R_max, в мкм.

Высота и форма неровностей поверхности, расположение и направление обработочных рисок зависят от принятого метода и режима обработки, геометрии режущего инструмента, свойств обрабатываемого материала, состояния используемого оборудования и т.д.

Для оценки и измерения шероховатости существует целый ряд приборов. Наиболее широкое применение в промышленности и исследовательских организациях получили оптический прибор – двойной микроскоп МИС-11 (МИС-12).

Остаточными напряжениями называют такие внутренние напряжения, которые сохраняются в детали при снятии внешней нагрузки. Различают напряжения I, II и III рода.

Напряжения I рода имеют макроскопический характер, уравновешиваются они в пределах всего объема детали или большей части его. По своему действию напряжения I рода приравниваются к рабочим напряжениям и оказывают благоприятное или вредное влияние на работоспособность детали.

Напряжения II рода представляют собой местные кристаллические напряжения, охватывающие объем одного или нескольких зерен металла (межкристаллические напряжения).

Напряжения III рода уравновешиваются в пределах субмикроскопических объемов данного зерна, т.е. охватывают объем нескольких кристаллических ячеек.

Следовательно, одной из причин возникновения остаточных напряжений в поверхностном слое деталей является пластическое деформирование.

Другими причинами возникновения остаточных напряжений могут быть:

• неравномерность пластической деформации поверхностных слоев и формирования в них остаточных напряжений сжатия;

• локализованный нагрев тонких поверхностных слоев в зоне резания и формирование в них остаточных поверхностных напряжений растяжения;

• фазовые превращения различных слоев металла, приводящих к образованию в них различных структур, обладающих различной плотностью и формирующих в этих слоях неодинаковые остаточные поверхностные напряжения различного знака.

Методы определения остаточных напряжений. Остаточные напряжения определяют в основном двумя методами: механическим и рентгеноструктурным.

Влияние скорости резания на шероховатость. Известно, что при работе на низких скоростях резания (первая зона скоростей), при которых нарост не образуется, получается (образуется) довольно хорошая чистота поверхности, т.е. меньшая шероховатость обработанной поверхности (рис. 123). При повышении скорости резания (II зона)

Рис. 123. Влияние скорости резания на усадку стружки и шероховатость поверхности

до V = 20...30 м/мин создаются условия для развитого и устойчивого нароста, который, выступая впереди лезвия и ниже линии среза, ухудшает шероховатость поверхности. Дальнейшее увеличение скорости резания (III зона) приводит к уменьшению наростообразования и высоты неровностей обработанной поверхности. За пределами наростообразования высота неровностей принимает наименьшее значение. Дальнейшее увеличение скорости резания, по данным многих исследователей, не оказывает существенного влияния на шероховатость.

51 Чистовая лезвийная обработка деталей машин проводится на таких операциях окончательной обработки, как чистовое точение, чистовое фрезерование, зенкерование и развертывание отверстий, протягивание наружных и внутренних поверхностей. Основная задача чистовой обработки – обеспечить заданное качество поверхностного слоя и заданную точность поверхности. В качестве режущих инструментов применяются лезвийные инструменты с доведенными режущими гранями и кромками. Припуски на обработку обычно составляют 0,2…0,5 мм. Требуется обеспечить шероховатость обработанной поверхности по Ra не более 2 мкм, а точность в пределах 0,02…0,1 мм.

Для этого применяют специальные прецизионные станки, приспособления и инструменты. Обработку ведут на повышенных скоростях резания, минимальных подачах с оптимальной геометрией инструмента.

Чистовая абразивная обработка проводится с помощью различных видов абразивного инструмента методами шлифования, полирования, доводки, притирки, обдувки и т.п. Припуски на обработку составляют 0,05…0,2 мм. При этом шероховатость поверхности может достигать величины по Ra в пределах 0,05…1,25 мкм

Особенности процессов отделения срезаемого слоя металла при чистовой лезвийной обработке рассмотрены нами в предыдущих главах, поэтому далее рассмотрим процессы абразивной обработки.

52 Под абразивными понимаются материалы естественного или ис­кусственного происхождения, зерна которых обладают высокой твер­достью и способностью резания. Абразивные инструменты могут быть изготовлены со связанными зернами (шлифовальные круги, го­ловки, сегменты, бруски, шкурки) и в виде несвязанных, свободных зерен (пасты, суспензии, порошки). Абразивные инструменты харак­теризуются материалом зерен и их величиной, видом связки, твердо­стью, структурой, формой и размерами. Алмазные круги и бруски дополнительно характеризуются кон­струкцией и маркой алмазов.

Абразивные материалы и инструменты. Абразивные материалы делятся на искусственные (синтетиче­ские) и естественные (природные). Более широкое применение в промышленности в настоящее время имеют искусственные абразив­ные материалы: электрокорунд, карбид кремния (карборунд), карбид бора, синтетические алмазы, кубический нитрид бора (эльбор).

Связующие вещества (связки): неорганические (керамическая, магнезиальная и силикатная); органические (бакелитовая, глифталиевая, вулканитовая); металлические (порошки меди, алюминия, олова и др.). Электрокорунд (А1₂О₃). Большая часть (~ 80 %) абразивного инструмента изготавливается из электрокорунда, который получают путем плавки глинозема в электрических печах. Зернистость абразивных материалов. Абразивные материалы подвергаются дроблению, обогащению и классификации на зернистость. Согласно ГОСТ 3647–71 по размерам они делятся на три группы: шлифовальные зерна от № 200 до 16 (зерна основной фракции размером от 2000 до 160 мкм); шлифовальные порошки от № 12 до 3 (зерна от 125 до 28 мкм); микропорошки от М40 до М5 (зерна от 40 до 3 мкм). Различают четыре группы структур: плотные (№ 0–3), средне-плотные (№ 4–6), открытые (№ 7–12); высокопористые (№ 13–18).

53 Наиболее распространенными видами шлифования являются круглое (наружное и внутреннее), плоское, бесцентровое (наружное и внутреннее), фасонное, зубошлифование и резьбошлифование. Процесс шлифования обычно осуществляется при помощи трех движений: вращения шлифовального круга, вращения или возвратно-поступательного движения обрабатываемой детали и движения подачи, осуществляемого кругом или обрабатываемой деталью.

Скоростью резания при шлифовании является скорость вращения шлифовального круга V_к

V_к = Dn_д /1000 · 60, м/с,

где D – диаметр круга, мм;

n – число оборотов круга в мин.

Скорость вращения обрабатываемой детали

V = Dn_д /1000, м/мин,

где D – диаметр обрабатываемой детали, мм;

п_д – число оборотов детали в мин.

Существуют три способа наружного круглого шлифования: шлифование продольной подачей; шлифование за один проход – глубинное; шлифование методом врезания

Шлифование с продольной подачей применяют при обработке относительно длинных (нежестких) деталей.

Шлифование глубинное применяется при обработке жестких относительно коротких деталей. Припуск в данном случае снимается за один проход. Подача S = 1...6 мм/об. Чем больше диаметр обработки, тем больше подача.

Шлифование методом врезания применяется при обработке дета­лей относительно малой длины, особенно при шлифовании фасонных поверхностей. Поперечную подачу S принимают 0,02…0,07 мм/об.

Внутреннее шлифование. При внутреннем шлифовании круг и деталь вращаются в разные стороны.

Скорость резания определяется так же, как скорость вращения круга, хотя действительная скорость резания больше скорости круга на величину V_д вращения детали. Учитывая, что скорость вращения детали во много раз меньше скорости круга, ее в расчет не принимают.

Плоское шлифование. Плоское шлифование (рис. 136) осуществляется периферией круга и тор­цом. Применяется при обработке нежестких и массивных деталей.

Для плоского шлифования t выбирается в зависимости от тол­щины обрабатываемой детали в пределах 0,05…0,1 мм.

55 Понятие об обрабатываемости материалов резанием

Способность металлов поддаваться резанию принято называть обрабатываемостью. Понятие «обрабатываемость» охватывает совокупность нескольких технологических свойств материала, характеризующих его влияние на различные стороны процесса резания.