Теплові явища в процесі різання

З тепловими явищами пов'язані майже всі основні чинники, супутні процесу різання: деформація металу, стійкість і знос інструменту, сили різання, якість обробленої поверхні і так далі. Кількість теплоти, що утворюється під час різання матеріалів, залежить від величини роботи, яка витрачається на різання. Якщо допустити, що вся механічна робота різання повністю переходить в теплоту, то кількість теплоти Q, яка виділяється при різанні в одиницю часу (хвилину), може бути визначено по формулі:

(2.11)

де Р_Z∙V — робота різання, Дж/хв; 427 — механічний еквівалент теплоти, Дж/ккал.

Основними джерелами виникнення тепла в зоні різання є|з'являються|:

- внутрішнє тертя між частинками шару, що зрізується, в результаті його пластичної деформації під час утворення стружки (Q₁);

- тертя стружки об передню поверхню інструменту (Q₂);

- тертя поверхні різання і обробленої поверхні по заднім поверхням інструменту (Q₃).

Загальна|спільна| кількість тепла, що виділяється при різанні, дорівнює сумі тепла, яка виділяється| у всіх перерахованих вище джерелах:

(2.12)

В процесі різання важливо знати характер розподілу теплоти між стружкою, інструментом і оброблюваним металом. Рівняння теплового балансу при різанні має вигляд:

(2.13)

Залежно від швидкості різання і товщини зрізу при токарній обробці тепло розподіляється таким чином: 50—86% йде в стружку, 40—10% йде на нагрів різця, 9—3% залишається в оброблюваній заготівці, біля 1 % йде в навколишнє середовище шляхом випромінювання. Із збільшенням швидкості різання кількість теплоти, що відходить в стружку, збільшується і може доходити до 90% від загальної кількості тепла.

2. Чинники, що|фактори| впливають на тепловиділення

На кількість теплоти, що виділяється, при різанні впливають наступні основні чинники: швидкість різання, глибина різання, подача, оброблюваний матеріал, геометричні елементи ріжучої частини різця, розміри перетину різця, змащувально-охолоджувальна рідина.

1. Оброблюваний матеріал.

Із збільшенням твердості і межі міцності на розрив оброблюваного матеріалу потрібно витратити велику роботу на процес різання, а отже, кількість тепла, що виділяється, збільшується. Нагрів різця також залежить від теплоємності і особливо від теплопровідності оброблюваного матеріалу і матеріалу інструменту. Чим вище теплопровідність матеріалу різця, тим нижче температура його на ріжучій кромці.

2. Елементи режиму різання

2.1. Із збільшенням швидкості різання температура різання значно підвищується.

Рисунок 2.11 - Вплив швидкості різання на температуру нагрівання

2.2. Із збільшенням подачі температура різання також підвищується, але у меншій мірі в порівнянні із збільшенням швидкості різання.

Рисунок 2.12 - Вплив подачі на температуру нагрівання

2.3. Збільшення глибини різання викликає відносно невелике підвищення температури різання

3. Геометричні елементи різця.

3.1. Передній кут|ріг| надає|робить| складний вплив на температуру. Так, з одного боку, при зменшенні переднього кута γ (збільшенні кута|ріг| різання δ) зростає деформація і робота різання. Але|та| разом з тим|в той же час|, центр тиску|тиснення| стружки відсовується|відсуває| від ріжучої кромки, головка|голівка| різця стає масивнішою, тепловідвід в тіло різця посилюється|підсилюється|, зменшується температура на поверхнях контакту. З іншого боку від’ємний передній кут у порівнянні з додатнім викликає більшу деформацію і приводить до збільшення тепловиділення. Так під час роботи різцем з = -10⁰, температура зростає приблизно на 15% в порівнянні з = +10⁰ . На рисунку 2.12 показана залежність температури різання від кута різання. В діапазоні δ=65-75⁰ температура майже змінюється, але в діапазоні δ=75-85⁰ вона підвищується завдяки перевищенні тепловиділення над тепловідводом.

Рисунок 2.13 – Залежність температури різання від кута різання

3.2. Чим більше головний кут|ріг| в плані тим більше температура.

Рисунок 2.14 - Вплив головного кута в плані на температуру різання

3.3 Із збільшенням радіусу закруглення при вершині температура різання зменшується.

Рисунок 2.15 - Вплив радіуса закруглення на температуру різання

4. Змащувально-охолоджувальна рідина (ЗОР).

Застосування ЗОР створює сприятливі умови різання: зменшується тертя, знижується сила різання, що сприяє зменшенню тепловиділення і покращує відведення тепла. До ЗОР відносяться масла (для зменшення коефіцієнта тертя) і емульсії (для зменшення температури).

Поиск по сайту: