4. Работа, расходуемая на процесс резания

Она состоит из:

работы, затрачиваемой непосредственно на отделение струйки и образование новой поверхности, она составляет близко 2% всей работы резания. Это полезная работа.

работа, затрачиваемая на пластическую деформацию срезаемого слоя и стружки.

работа на преодоления сил трения инструмента о стружку и о обрабатываемую поверхность.

4. Тепловые явления при резании металлов.

Так как при резании затрачивается работа, то выделяется большое количество тепла. Основные источники тепловыделения теже, что и затрат работы.

Тепловые потоки (рис 3.8) расп-ся от зон с более высокой температурой к зонам с более низкой температурой.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Qобщ = Qстр+Qинстр+Qзаг+Qокр ср

50 –86%, 4 – 10%, 9 – 3%, 1%

с уменьшением теплопроводимости обрабатываемого материала большее количество тепла уходит в инструмент, поэтому нержавеющие стали трудно обрабатывать, а при сверлении деревяных и пластммасовых деталей сверла “горят”.

Найболее высокая температура резания наблюдается в точке А, расположенной приблизительно на половине длины контакта стружки с передней поверхностью инструмента.

Из режимов резания найбольшее влияние на температуру в зоне резания оказ-ывает скорость, значит меньшее влияние оказывает S и T (подача и глубина резания). Обычно температура в зоне резания составляет от нескольких десятков до 1000 и более ˚С.

С повышением температуры снижается стойкость инструмента, а также качество обработки из-за тепловой деформации, особенно в переходный период.

Снижать температуру в зоне резания можно 2 путями:

1. снижение режимов резания не рекомендуется.

2. Применение СОЖ.

Влияние СОЖ нана процесс резания.

.....оно двояко.

1. СОЖ попадая в зону резания снижает температуру (70 - 130˚С).

2. СОЖ смаз-ывает трущиеся поверхности в зоне резания уменьшает μ (коэфициент трения), облегчает условия стружкообразования и косвенно снижает температуру в зоне резания.

Найболее эффективно применние СОЖ, содержащее поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые адсорбируются поверхностью инструмента образуя на ней прочные плёнки, снижающие μ (коэфициент трения) в 3 – 5 раз.

Найболее широко применяется СОЖ на водной и масленной основе, сод. в качестве ПАВ животные жиры, растительные масла, жирные кислоты (олеиновые, стеориновые), сера, хлор.

При черновой обработке применяют СОЖ на водной основе типа 5....10% раствора эмульсона (Э2 – Б), обладающих высокой охлаждающей способностью.

При чистовой обработке резьбы применяют СОЖ на масляной основе, позволяющей получить высокое качество поверхности. Широко применяется сульфофрезол(высокосульфицированое масло). В последнее время применяются новые СОЖ типа МР1, МР2, которые нетоксичные.

Наиболее эффективное применение СОЖ при обработке пластичных материалов. При обработке других материалов (хрупких) и высоких скоростях резания эффективность СОЖ снижается.

Для обработки алюминиевых сплавов применяется скипидар, для нержавеющей стали – олейновую кислоту. СОЖ в зоне резания подают на рис 3.9 оливом сверху (а).

Более эффективная подача СОЖ под давлением до 0.5 МПа снизу, или через клапаны в инструменте.

Износостойкость режущего инструмента.

Так как в зоне резания при высоких давлениях 3....10 ГПа и температурах имеется место относительного проскальзывания инструмента, стружки и заготовки, то инструмент усилино изнашивается.

Различаются следующие виды износа:

1. Абразивно-механический, т.е., царапание материала инструмента твёрдыми включениями (формовочный песок, стружка, карбиды, окалина).

Приварирует при низких скоростях, характерных для углеродистых или легированых инструментальных сталей.

2. абразивный износ. В результате схватывания контактной поверхности со стружкой и обработаной поверхностью. Преобладает при средних скоростях, характерных для быстрорежущих инструментальных сталей. Найболее сильно пороявляется при химродстве обрабатываемого материала и материала инструмента.

Характерны при обработке твёрдосплавным инструментом.

Различают формы износа:

• рмущественно по задней поверхности. Наблюдается при обработке пластичных материалов с небольшой толщиной среза а<0.1 мм и ри обработке хрупких материалов.

• Приимущественно по передней поверхности с образованием лунки глубиной h. Наблюдается при обработке пластичных материалов при а>0.5 мм, ри обработке с отрицательными передними углами и при диффузионном износе.

• Одновременно по задней и передней кромках 0.1 <а<0.5 мм.

• При обработке материалов с малой теплопроводимостью.

Кривая изоса инструмента по времени.

1 – зона приработки

2 – нормальный износ

3 – катастрофический износ

При черновой обработке рекомендуется работать в 1 и 2 зоне, т. е. по критерию максимальной суммарной стойкости инструмента.

При чистовой обработке по критериям качествам т. е. инструмент работает до тех пор, пока обеспечивается требуемое качество обработки.

Обычно величина износа по 2-му критерию меньше, чем по первому.

Для преодоления времени работы инструмента вводится понятие периода стойкости Т – времени работы инструмента до критического износа (мин).

Из элементов режима резания максимально влияние на Т оказывает скорость, подача и глубина резания.

Т = СТ /vˆz

CT – коэфициент;

Z – 5....7

С увеличением скорости в 2 раза период стойкости уменьшается в 32 раза.

Т = 60 мин – для одноразовой обработки;

Т = 2 – часа – для многоразовой;

Т = 4 – 8 часа – для обработки на автоматических линиях

Чем дороже инструмент, тем больше период износостойкости.

Лекция №5

Расчет режимов резания при точении

Отимальный режим резания – это режим обеспечивающий максимальную производительность и минимальную себестоимость обработки при достижении требуемого качества.

Мы будем определять режим резания близкий к оптимальному когда будут учитываться режущие свойства инструмента и мощность оборудования.

Исходные данные:

1. Обрабатываемый материал и его физические и химические свойства.

2. Величина припуска

3. Способ установки и крепление заготовки

4. Паспортные данные станка: n об/мин, So, Nэл.дв., Р (продольная сила).

Порядок расчета:

1. Подбирают материал режущего инструмента (РИ)

2. Подбирают геометрию РИ

3. Определяют элементы режима резания S, v, t, i.

i – число переходов.

Для нахождения порядка расчетов режима, рассмотрим формулу производительности при точении.

Обьем стружки:

Q = F*v = S*t*v

Где F – площадь поперечного сечения.

vинструмента =( Cv/(Tˆm*tˆxv *Sˆyv ))*Kv

Cv – коэфициент, зависящий от вида обрабатываемого материала;

t – глубина резания;

T – период стойкости РИ;

S – подача;

Kv – поправочный коэфициент;

Покажем, что при увеличении глубины резания в 2 раза скорость уменьшится на 10%, а Q увеличится в 1,8 раза.

При увеличении S в 2 раза скорость уменьшится на 22%, а Q увеличится в 1.56 раза.

Выводы:

Для достижения Qmax в первую очередь назначают tmax, стараясь снять весь припуск за один переход, после этого назначают Smax.

Скорость резания не рекомендуется увеличивать за счет уменьшения глубины резания или подачи.

Если по соображениям качества необходимо обработику вести за два периода то за 1-й период снимают 65 – 75% припуска, а за 2-й – 25 – 35%.

Подача с одной стороны определяется шереховатостью обработаной поверхности, а с другой стороны, она ограничивается силамирезания, допускаемыми:

• Прочностью и жесткостью заготовки;

• Прочность механизма подачи станка и допускаемой нагрузкой на задний центр;

• Прочностью пластинки твёрдого сплава и держалки резца;

• Прочности закрепления заготовки и др.

Эти силы расчитываются по формулам сопрмата. Из них выбирают( Рz)min и используя формулу для определения Рz находят подачу:

Pz = Cpz *tˆxpz*Soˆypz*vˆn*Kpz

( So)pz = √(Pz)min/(Cpz*tˆxpz*vˆn*Kpz)

из двух подач выбираем меньшую и по станку подбираем ближайшую меньшую.

Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента по формуле, где:

Kv = KMv*Knv*Kφv*Kφ1v*Krv*Kqv*Kov

Kmv – учитывает состояние режущего материала;

Knv – учитывает состояние обрабатываемой поверхности;

Kφv – главного угла в плане;

Kφ1 – вспомагательного угла в плане;

Krv – радиус при вершине резца;

Kqv – сечение держалки резца;

Kov – вид обработки;

Определяем скорость допускаемую мощностью оборудования:

Nэ = (Pz*v)/6120, v = (6120*Nэ)/Pz , м/мин.

По меньшей из скоростей определим:

n расч= (1000*v)/(π*D) , 1/мин.