Влияние различных факторов на температуру в зоне резания

Температура в зоне резания оказывает воздействие на следующие стороны процесса резания:

1)изменяет свойства материала инструмента;

2)изменяет свойства обрабатываемого материала;

3)изменяет условия взаимодействия пары инструмент-деталь: в том числе, трение стружки о переднюю поверхность инструмента; на процесс образования нароста; деформацию (усадку) стружки; интенсивность и вид изнашивания инструмента; тепловые деформации в системе СПИД.

Известно, что наибольшее количество теплоты переходит в стружку, до 95…98%, затем – в деталь, до 30…40%, в инструмент – до3%.

Однако, чем ниже теплопроводность обрабатываемого материала, тем больше тепла приходиться на долю инструмента, например, при обработке титановых сплавов - до 20%.

Рис. Распределение тепла между стружкой, инструментом, деталью при точении, ст.45, t = 1,5 мм, s = 0,12 мм, резец Т15К6.

Выделение теплоты при снятии стружки объясняется тем, что в тепло переходит механическая работа, расходуемая на процесс резания.

Работа резания: А_рез = Р_z ·L,

Р_{z –} сила резания, действующая в направлении скорости резания.

L – путь режущего инструмента.

При точении на долю частей общей работы А_рез резания приходится:

Ад = 55%; Атр.п.п. = 35%%; Атр.з.п. = 10%.

Практически в теплоту переходит вся, 95%, работа резания:

Q = A / 427 = Pz· V / 427, ккал /мин.

Температура контактной поверхности:

Qконт.= Qдеф.+ Qтр..

Qдеф = Aдеф / 427 c·ρ,

с – теплоемкость металла нагретой стружки;

ρ – удельный вес металла

Для расчета температуры трения Qтр. выделяем на стружке элементарную полоску длиною dℓ, время контакта которой с передней поверхностью инструмента составит

τ = ℓ·ζ / v.

Рис. Схема расчета температуры на передней поверхности резца за счет трения, 1 – эпюра температур по толщине стружки.

Элементарная полоска рассматривается как стержень, на одной стороне которого поддерживается температура Θ_тр , рассчитываемая по формуле:

F – сила трения, Н; v – скорость резания, м/мин; b – ширина среза, мм; - теплопроводность стружки, кал/ см·сек ⁰С; С – теплоемкость стружки, кал/кг ⁰С; d – удельный вес, кг/м³ ;

ς – коэффициент усадки стружки; Ŀ – длина контакта стружки с передней поверхностью.

Дата добавления: 2015-07-26