Влияние на температуру различных факторов процесса резания

С увеличением скорости резания возрастает количество теплоты, выделяющейся 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.

На силы резания, а следовательно, на работу резания и количество выделяющейся теплоты, а также на условия теплоотвода оказывают влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала. На температуру резания они влияют так же, как и на главную составляющую силы резания, т. е. имеется тенденция к увеличению температуры с повышением прочности, твердости и пластичности обрабатываемого материала. Чем выше теплопроводность обрабатываемого материала, тем ниже температура. 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. При обработке жаропрочных и нержавеющих сталей температура резания значительно выше, чем при обработке обычных сталей перлитного класса. Еще меньше теплопроводность титановых сплавов, а поэтому температура при их обработке очень высокая.

С увеличением ширины среза прямо пропорционально растет сила, работа резания и количество выделяющейся теплоты. Во столько же раз увеличивается и длина активной части режущей кромки, а соответственно и отвод теплоты. Поэтому с увеличением ширины среза температура резания изменяется незначительно.

Увеличение температуры отстает от роста толщины среза.

С изменением переднего угла инструмента изменяются условия подвода и отвода теплоты, а следовательно, и температуры резания. С увеличением переднего угла уменьшается сила, а следовательно, и работа резания, а также количество выделившейся теплоты. Однако при этом ухудшаются условия ее отвода, так как уменьшается угол заострения. Поэтому существует некоторый оптимальный угол передний угол, при котором уменьшаются силы резания и количество выделившейся теплоты. Аналогично влияет на температуру задний угол.

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

В соответствии с принципом Рейхеля определенному периоду стойкости для заданной пары инструмент-деталь соответствует одна и та же температура резания, не зависящая от комбинации элементов режима резания. Недостаток указанного принципа заключается в том, что физический параметр (температура резания) сопоставляется со временем работы инструмента, которое не связано с условиями трения и рядом других процессов, протекающих на контактных площадках. А. Д. Макаров пришел к выводу, что постоянство температуры резания следует связывать не с произвольно выбранным периодом стойкости, а с точками, характеризующими минимальную относительную интенсивность изнашивания. Учитывая, что температура контактных поверхностей непосредственно влияет на интенсивность различных механизмов изнашивания, он сформулировал положение, что оптимальным скоростям резания (для заданного материала режущей части инструмента) при различных комбинациях скорости, подачи и глубины резания соответствует постоянная температура в зоне резания (оптимальная температура резания).

Положение постоянства оптимальной температуры резания экспериментально подтверждено для точения, сверления, фрезерования, нарезания резьб, зубофрезерования и других видов обработки резанием.

Из этого положения вытекает ряд важных выводов:

1) для инструментов с любой комбинацией геометрических пара метров режущей части точкам минимума кривых, выражающих зависимость интенсивности изнашивания от скорости резания, соответствует одна и та же оптимальная температура резания, хотя уровень оптимальных скоростей резания может существенно колебаться;

2) при обработке металлов без охлаждения и с охлаждением различными средами наименьшая интенсивность изнашивания наблюдается при одной и той же оптимальной температуре резания.

3) изменение диаметра обрабатываемой поверхности при точении и диаметра отверстия при растачивании приводит к существенному изменению уровня оптимальных скоростей резания, в то время как оптимальная температура резания остается постоянной;

4) изменение твердости и структуры стали приводит к существенному изменению уровня оптимальных скоростей резания, которым, однако, соответствует одна и та же оптимальная температура.

На основе приведенных следствий приходим к выводу, что, поддерживая постоянной оптимальную температуру резания, можно осуществлять процесс резания в оптимальном режиме при использовании любых комбинаций факторов без проведения трудоемких и дорогостоящих испытаний.

Дата добавления: 2014-01-15