- •Лекция № 1. Введение. Общие сведения об условиях работы деталей стз.
- •Морское судно как объект изучения дисциплины
- •Эксплуатационные факторы, действующие на детали стс при их работе
- •Тип двигателя Рис. 1.7. Количественные соотношения и природа отказов для различных типов судовых дизелей
- •Время работы стс, тыс.Ч
- •(Формулы 1.1 и 1.2)
- •Лекция № 2. Тема: Идеальное и реальное строение материалов.
- •Лекция № 3. Тема: Механические свойства металлов и методы их определения.
- •Лекция №4. Деформация и механизм разрушения судовых деталей.
- •Особенности деформации поликристаллических тел.
- •Деформации и разрушение корпуса судна и деталей стс
- •Влияние температуры на строение и свойства материалов
- •Лекция № 5 Основы легирования материалов. Диаграмма состояния «железо углерод».
- •Лекция № 6 Тема: Основы термической обработки материалов.
- •Лекция №7 Тема: основные металлические конструкционные материалы в судостроении и судоремонте
- •Железоуглеродистые сплавы
- •Лекция № 8.
- •Лекция № 9. Тема: общая характеристика технологических процессов и операций.
- •Лекция №10 Тема: Физические основы сварки материалов.
- •Лекция № 11 Тема: Физическая сущность пайки и склеивания материалов.
- •Лекция № 12 Тема: Основы обработки материалов резанием.
- •Физические процессы при обработке резанием
- •Деформационные процессы в зоне резания
- •Тепловые явления при обработке резанием.
- •Изнашивание режущего инструмента
- •Станочная обработка резанием в условиях эксплуатации судна.
- •Лекция № 13 Тема: Обработка деталей в условиях эксплуатации судна. Восстановление деталей.
Тепловые явления при обработке резанием.
Обработка резанием сопровождается активно протекающими энергетическими явлениями, связанными как с образованием теплоты в зоне удаления припуска, так и его последующим отводом. Источниками тепла являются:
– упругопластическое деформирование в зоне образования стружки и разрыва межатомных связей по поверхности резания;
– трение стружки о переднюю поверхность инструмента;
– трение задней поверхности инструмента об обработанную поверхность заготовки.
Потребители тепла отводят его из зоны стружкообразования:
– выводится со стружкой;
- идет на нагрев детали (заготовки);
– нагревает режущий инструмент;
- отводится в окружающую среду.
Вполне очевидно, что между источниками и потребителями тепла устанавливается энергетический баланс:
Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Чрезмерный нагрев инструмента вызывает структурные превращения в его металле, снижение твердости и потерю режущих свойств, а также изменение геометрических размеров инструмента и снижение, вследствие этого, точности обработанных деталей. Нагрев заготовки также вызывает потерю основного преимущества обработки резанием — точности.
Как показывает анализ уравнения, наибольшее количество тепла сосредотачивается в стружке - на нее "работают" два источника: и . Поэтому, для уменьшения отрицательного влияния теплоты стараются вести обработку при больших скоростях резания - обладая конечной скоростью распространения, тепло из зоны стружки не успевает распространиться и нагреть деталь и инструмент. В этом случае стружкой отводится до 85 % всей выделившейся энергии.
Дополнительный положительный эффект дает и применения смазочно-охлаждающих сред (эмульсии, растворы мыл; минеральные, животные и растительные масла; сульфофрезолы, керосин и др.). Во-первых, обладая смазывающими свойствами, они снижают работу трения и уменьшают, таким образом общее количество теплоты, выделяющейся при резании. Во-вторых, смазочно-охлаждающие среды отводят теплоту во внешнюю среду от мест ее образования, охлаждая режущий инструмент, деформируемый слой и обработанную поверхность заготовки. Их выбирают исходя из метода обработки, свойств материала обрабатываемой заготовки, а также элементов режима резания.
Смазочно-охлаждающие среды по-разному подаются в зону резания. Наиболее распространена подача жидкости на переднюю поверхность инструмента в зону резания через узкое сопло под давлением 0,05... 0,2 МПа, развиваемым специальным насосом системы охлаждения станка.
Изнашивание режущего инструмента
Несмотря на значительно большую твердость материала режущего инструмента в сравнении с материалом заготовки, в результате трения стружки о переднюю поверхность инструмента и его главной задней поверхности об обработанную поверхность заготовки происходит изнашивание режущего инструмента. При этом его механизм может быть различным (абразивное, адгезионное, окислительное и др.).
В зависимости от условий обработки все виды изнашивания могут протекать одновременно или может доминировать какой-либо из них. Однако в любом случае размеры и форма режущей части инструмента будут изменяться (рис. 3.18). На передней поверхности в результате большого давления стружки образуется лунка износа шириной Ъ. Хотя особого влияния на процесс резания она не оказывает, для снижения этого давления и вида износа при заточке инструмента часто делают канавку.
Износ по задней поверхности является лимитирующим, так как влияет на точность обработки. Так, нежелательное увеличение диаметра обработанной поверхности детали составит = 25. Поэтому при черновой обработке, когда удаляется основной объем припуска, для токарных резцов допустимое значение износа составляет 0,8... 1,4 мм. При чистовой же, когда реализуется главное преимущество обработки резанием - высокая точность - эта величина намного меньше: 0,6 мм.
Как показывают многочисленные опыты и практика, в принципе, закономерности изнашивания режущего инструмента и подвижных сопряжений деталей СТС совпадают (рис. 3.19). В период приработки сравнительно быстро происходит удаление с рабочих поверхностей режущего инструмента значительных микронеровностей. На втором этапе скорость износа остается постоянной и достигается предельно допустимое значение износа hдоп, после чего инструмент нужно перетачивать. Под стойкостью инструмента Т понимают суммарное время его работы на определенном режиме резания между переточками.
Стойкость инструмента определяется как свойствами материала заготовки, так и элементами режима резания, среди которых наибольшее влияние на нее оказывает vрез.
При малых скоростях резания она велика, однако производительность обработки слишком низкая. При высоких скоростях стойкость инструмента значительно снижается и много времени требуется на его переточку. Поэтому обработку нужно вести на рекомендуемых справочниками режимах, обеспечивающих наиболее высокую эффективность обработки и соответствующую ей нормативную стойкость инструмента.
Нормативная стойкость учитывает сложность переточки. Для токарных резцов и сверл, имеющих 1-2 режущих лезвия и легко перетачиваемых даже в условиях судовой механической мастерской, она составляет 30...90 мин. Для фрез, разверток и т.п., требующих наличия специальных заточных станков, она достигает десятков и сотен часов.