Главная | Обратная связь

Влияние различных факторов на температуру в зоне резания

Оценивая влияние какого-либо фактора на температуру резания, следует учитывать изменение условий подвода и отвода тепла в этой зоне. Другими словами, можно сказать, что на температуру резания оказывают влияние те же факторы, что и на изменение баланса тепла. Рассмотрим, как будет изменяться температура резания в зависимости от скорости резания, ширины и толщины среза, физико-механических свойств обрабатываемого материала и других факторов.

Для упрощенных расчетов температуры в зоне резания достаточно воспользоваться следующей формулой:

Q_рез =С_Q*t^x*S^y*V^z*K_Q, (3.8)

где С_Q - константа

t – глубина срезаемого слоя [мм];

S – величина подачи [мм/об];

V – скорость резания [м/мин];

K_Q – произведение поправочных коэффициентов.

Влияние скорости резания

С увеличением скорости резания возрастает количество тепла, выделяющегося в зоне резания, а также температура нагрева детали, стружки и инструмента. Однако рост температуры в зоне резания отстает от роста скорости резания. Это отставание особенно усиливается в зоне высоких скоростей.

Температура в зоне резания при тяжелых условиях работы может достигать 1273...1373 К. С увеличением скорости резания Vрастет работа резания и, следовательно, количество выделяемой теплоты. Но непосредственно в резец переходит очень небольшая часть этого тепла, а основное количество уносится стружкой. Поэтому хотя с увеличением скорости резания Vтемпература резания повышается, этот рост все время замедляется. Кроме того, допущение о том, что А изменяется пропорционально V, не совсем правильно, так как по мере увеличения V сила резания Рz уменьшается. Отвод тепла в стружку тоже растет с повышением скорости резания, и поэтому нет прямой зависимости изменения температуры резания tрез от изменения V.

Q_рез =С_Qz* V^z, (3.9)

где z= 0,5...0,7

Влияние параметров срезаемого слоя

С увеличением ширины среза b прямо пропорционально растет сила, работа резания и количество выделяющейся теплоты. Во столько же раз увеличивается и длина активной части режущего лезвия (рис., а, б), а соответственно и отвод тепла. Поэтому с увеличением b температура резания изменяется незначительно. Экспериментально установлена зависимость

Q_рез =С_Qx*t^x , (3.10)

где С_Qx — коэффициент, учитывающий влияние на температуру резания всех остальных факторов, кроме ширины среза; x — показатель степени, учитывающий влияние ширины среза на повышение Q_рез. Обычно величина x ~ 0,1.

В зависимости от толщины срезаемого слоя а увеличивается сила Р_г примерно в степени 0,75, а следовательно, работа резания и количество выделяемого тепла. Одновременно растет площадь контакта стружки с передней поверхностью резца. Это улучшает условия отвода тепла, поэтому увеличение температуры отстает от роста толщины среза:

Q_рез =С_Qy* S^y , (3.11)

где y= 0,2...0,3.

 

Влияние физико-механических свойств обрабатываемого мате­риала на Q_рез

На силы резания, а следовательно, на работу реза­ния и количество выделившегося тепла, а также на условие теплоотвода оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала. На температуру резания они влияют так же, как и на силу резания Р_z, т. е. имеется тенденция к увеличению Q_рез с повышением прочности, твердости и пластичности обра­батываемого материала. Большое воздействие на температуру резания оказывает теплопроводность обрабатываемого материала и характер его микроструктуры. Чем выше теплопроводность обрабатываемого материала, тем ниже Q_рез, так как отвод тепла от места его выделения в стружку и в деталь более интенсивен. Кроме того, при обработке сталей со структурой зернистого перлита сила и температура резания значительно выше, чем при обработке ста­лей со структурой пластинчатого перлита. Это объясняется тем, что пластичность структуры зернистого перлита гораздо выше, чем у пластинчатого перлита.

 

Влияние геометрических параметров инструмента.

С изменением переднего угла изменяются условия подвода и отвода тепла, а следовательно и температура резания. С увеличением γ уменьшается сила, а следовательно, и работа резания, и количество выделившегося тепла. Однако при этом ухудшаются условия отвода тепла, так как уменьшается величина угла заостре­ния, т. е. массивность режущей части резца. Поэтому существует некоторое оптимальное значение угла γ, при котором уменьшаются силы резания и количество выделившегося тепла. С увеличением γ выше оптимального значения уменьшается массивность режущей части резца, ухудшаются условия отвода тепла, растет температура резания.

С уменьшением главного угла в плане j увеличивается угол при вершине е, что приводит к возрастанию массы режущей части резца и улучшению теплоотвода, а следовательно, к уменьшению Q_рез и наоборот.

 

Контрольные вопросы:

1. Что включает в себя определение температуры резания?

2. Каковы ее причины ее возникновения?

3. Дайте определение теплового баланса.

4. Зачем изучают температурные поля?

5. В чем отличие методов измерения температуры в зоне резания?

6. Какие факторы влияют на температуру в зоне резания?

7. Как влияют факторы на температуру в зоне резания?