Влияние различных факторов на температуру в зоне резания
Зависимость температуры от параметров режима резания Многочисленные исследования зависимости температуры от различных факторов показывают, что температура в зоне резания зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрии режущего инструмента и многих других условий. Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания, в меньшей степени влияет подача, а влияние глубины резания почти не обнаруживается. Из геометрических параметров режущей части инструмента наиболее сильно на температуру резания влияют передний угол, главный угол в плане и радиус закругления при вершине, сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок на вершине режущего лезвия инструмента.
Различными исследованиями предложен ряд аналитических и эмпирических формул для расчета температуры в зоне резания. Аналитические формулы сложны и включают в себя большое число не всегда известных величин. Эмпирические же формулы просты, но справедливы лишь в пределах условий проведения эксперимента. Структура эмпирических формул зависит от числа учтенных факторов, оказывающих какое-либо влияние на величину температуры в зоне резания. Наиболее общими являются формулы вида:
, 0С, (5.4)
где Сθ – константа, учитывающая условия резания;
t – глубина резания, мм;
s – подача, мм/мин;
V – скорость резания, м/мин;
xθ, yθ, zθ – показатели степени, показывающие степень влияния каждого элемента режима резания на температуру в зоне резания.
Наиболее часто величина показателей степени для каждого из элементов режима резания находиться в пределах: xθ = 0,1…0,2; yθ = 0,2…0,25; zθ = 0,4…0,6.
Это показывает, что наиболее сильно на температуру в зоне резания влияет скорость резания, слабее влияет подача, а глубина резания не оказывает на нее существенного влияния. Это объясняется тем, что с увеличением глубины резания пропорционально ей увеличивается длина рабочего участка главной режущей кромки, и напряженность процесса резания не изменяется, остается прежней.
Влияние геометрии инструмента и физико-механических свойств обрабатываемого материала на температуру в зоне резания. Все факторы, увеличивающие силу резания и ухудшающие теплоотвод из зоны обработки, действуют в сторону увеличения температуры резания. Так увеличение твёрдости или прочности обрабатываемого материала приводит к увеличению сил резания и количества теплоты, что вызывает рост температуры (рис.5.10а). Наибольшее влияние на температуру резания оказывает скорость резания (рис.4.10б). С увеличением скорости резания возрастает общее количество теплоты (Q=Pz*V) и температура растет.
 |
Увеличение подачи и глубины резания приводит к повышению силы резания Рz и количества теплоты, что ведет к росту температуры резания (рис.5.10 в). Большее влияние на температуру оказывает подача, чем глубина резания. Это связано с тем, что при увеличении подачи теплоотвод из зоны резания не изменяется, а при увеличении глубины резания он возрастает, так как увеличивается длина контакта режущего инструмента вдоль режущей кромки с заготовкой.
Рис. 5.10 Влияние различных факторов на температуру резания
Из геометрических параметров инструмента на температуру резания оказывают влияние главный угол в плане φ, передний угол γ и главный задний угол α.
 |
Рис.5.11 Влияние геометрии инструмента
(j–главного угла в плане, ϒ– переднего угла и α– главного заднего угла) на температуру резания
Увеличение угла φ с одной стороны ведёт к уменьшению сил резания и количества выделившейся теплоты, что должно было бы привести к снижению температуры резания. С другой стороны увеличение угла φ уменьшает длину контакта режущей кромки с заготовкой, теплоотвод из зоны резания уменьшается и температура резания, несмотря на уменьшение количества теплоты, повышается (рис.5.11а).
Влияние углов γ и α на температуру резания более сложное (рис.5.11б).
Увеличение переднего угла снижает силу резания Рz, соответственно уменьшается количество выделившейся теплоты и температура резания снижается. Дальнейший рост переднего угла уменьшает массивность режущего клина инструмента, что вызывает снижение теплоотвода в тело инструмента и температура резания начинает увеличиваться. Аналогичное влияние на температуру резания оказывает главный задний угол.
Влияние инструментального материала на температуру резания проявляется через его фрикционные и теплофизические свойства.
Так увеличение коэффициента теплопроводности инструментального материала λим увеличивает теплоотвод в тело инструмента и температура резания снижается. Уменьшение трения на передней поверхности инструмента, например, при нанесении на нее износостойких покрытий, ведет к снижению теплоты трения, что приводит к уменьшению температуры.
Вопросы для самопроверки:
1. Источники теплоты при резании?
2. Куда распределяется тепло образовавшееся при резании?
3. Что такое температура резания?
4. Методы измерения температуры резания?
5. Какие факторы и как влияют на температуру резания?
Дата добавления: 2015-05-21; просмотров: 1427;