Температура резания

Федеральное агентство по образованию

Тульский государственный университет

Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»

РЕЗАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ

Лабораторная работа

Температура резания

Методические указания

Тула 2005 г.

1.Цель и задачи работы.

Установление зависимости температуры резания при точении от факторов режима резания:

а) скорости резания V;

б) подачи S;

в) глубины резания.

2. План выполнения работы

1. Ознакомление с понятием " температура резания " и одним из способов ее измерения.

2. Ознакомление с измерением температуры резания естественно образующейся термопарой и проведением температурных опытов.

3. Ознакомление с одним из способов тарировки естественно образующейся термопары.

4. Проведение опытов по установлению влияния на температуру резания скорости резания, подачи и глубины резания.

5. Математическая обработка опытных данных.

6. Составление отчета по работе.

3. Порядок выполнения работы

1. Понятие "температура резания" и способ ее измерения естественно образующейся термопарой. При резании металлов создания три источника образования тепла (рис. 1): на условной плоскости сдвига выделяется теплота Q_д за счет деформации срезаемого слоя, а на контактных площадках по передней поверхности С и по задней поверхности С₁ — соответственно теплота трения Q_т.п и Q_т.з. Из зон теплообразования теплота распространяется в стружку 1. заготовку 2 и инструмент 3.

На рис. 2 показаны эпюры распределения температур — Q_п на передней С и Q_з на задней С₁ контактных площадках. Температура в разных точках контактных площадок не одинакова. На передней контактной площадке максимальная температура наблюдается примерно в середине длины контактной площадки.

Под температурой резания понимают среднюю температуру на поверхностях контакта инструмента со стружкой и поверхностью резания. Наиболее простым и точным методом измерения температуры резания является метод естественно образующейся термопары. При контактировании режущего клина инструмента со срезаемым слоем естественным путем образуется термопара, электродами которой являются инструмент 3 и обрабатываемая заготовка 2. Если замкнуть электроды и образовать электрическую цепь, то при нагревании места соединения электродов теплом, образующимся в процессе резания, в цепи появится термоток. напряжение которого будет пропорционально температуре резания. При увеличении скорости резания, подачи и глубины резания работа. затрачиваемая на резание, возрастает, а следовательно возрастает количество выделяемого тепла и температура резания.

2. Осуществление измерения температуры резания естественно образующейся термопарой и порядок проведения температурных опытов. Схема измерения температуры резания представлена на рис.3. Обрабатываемая заготовка 1 и центр задней бабки 9 изолированы от патрона 3 и пиноли задней бабки станка прокладками 5. Цельный резец 2 из быстрорежущей стали или твердого сплава также изолирован от резцедержателя двумя прокладками 5. Заготовка медным проводником 6 соединена со стержнем токосъемника 7, сидящего в изолированной втулке 10 запрессованной в конце шпинделя станка. Милливольтметр 8 одной клеммой соединен с щеткой токосъемника 7, а второй — с торцом резца. Таким образом образована замкнутая электрическая цепь: заготовка — проводник --— токосъемник — милливольтметр — резец — заготовка, и милливольтметр регистрирует термо ЭДС, возникающую в этой цепи.

Последовательно изменяя каждый изучаемый фактор режима резания V, S и t при прочих неизменных условиях опыта и фиксируя соответствующие показания милливольтметра, можно установить частные зависимости:

, где

mV — показания милливольтметра (значение термо ЭДС),

Q — температура резания, как функции скорости резания V, подачи S и глубины резания t.

Экспериментальные зависимости наиболее удобно выразить частными степенными функциями:

(1)

При объединении частных зависимости получаем общую зависимость:

, (2)

в которой показатели степени m, n и q характеризуют интенсивность влияния

скорости резания, подачи и глубины резания на температуру резания.

3.Тарировка естественно образующейся термопары. Для перевода показаний милливольтметра в градусы Цельсия естественно образующуюся термопару предварительно подвергают тарировке. Наиболее распространенный способ тарировки в расплавленном металле изображен на рис. 4. В электропечь 1 помещен тигель с расплавленным металлом 2. имеющим низкую температуру плавления: свинцом, оловом, сурьмой и т.п. Тигель накрыт.

5. Стержни 3 и 4 из обрабатываемого и инструментального материалов спускают на одинаковую глубину в расплавленный металл, а к их концам присоединяют милливольтметр 7, применяемый в опытах по измерению температуры резания, Между стержнями помещают контрольную термопару 6, гальванометр 8 которой про градуирован в градусах. Нагревая и охлаждая расплавленный металл, сравнивают показания милливольтметра 7 в милливольтах и гальванометра 8 в градусах и строят тарировочный график mV — С. Для принятых при проведении лабораторной работы материалов заготовки и резца тарировочный график выдается преподавателем.

4. Проведение опытов по установлению влияния на температуру резания скорости резания, подачи и глубины резания.

а) В табл. 1 отчета заносят условия резания, оставшиеся неизменными при проведении всех трех опытов: обрабатываемый материал, материал резца. геометрические параметры резца, наличие или отсутствие охлаждения.

б) Установление зависимости . Устанавливают подачу на оборот

, глубину резания и измеряют диаметр D заготовки до обработки. Шпинделю станка сообщают последовательно растущую или убывающую частоту вращения n₁, n₂ и n₃ и т.д. и для каждой частоты по формуле (м/мин) подсчитывают скорость резания. Все перечисленные данные заносят в таблицу 2 отчета. Для каждой частоты вращения шпинделя через 5-7 секунд после начала резания фиксируют соответствующие показания милливольтметра mV₁, mV₂, mV₃ и т.д. и заносят их в отчет. С помощью тарировочного графика показания милливольтметра переводят в температуру в градусах и данные также заносят в табл.2.

Устанавливают глубину резания t = t_const и часnтоту вращения шпинделя n = n_const. Последовательно изменяют подачу S₁, S₂, S₃ и т.д. и для каждой подачи фиксируют соответствующее показание милливольтметра. Значения глубины резания, скорости резания, подач, показаний милливольтметра и температуры заносят в табл. 3 отчета.

г) Установление зависимости

Устанавливают постоянную подачу S = S_const и частоту вращения шпинделя n = n_const (V = V_const). Последовательно изменяют глубину резания t₁, t₂, t₃ и т.д. и для каждой глубины резания фиксируют соответствующие показания милливольтметра. Значения S_const, n_const, V_const глубин резания, показаний милливольтметра и температур заносят в табл. 4 отчета.

5. Математическая обработка опытных данных.

Для получения значений показателей степени m, n, и q пользуются графическим методом спрямления кривых. Если кривые, описываемые степенными формулами (1), изобразить в декартовых координатах с функциональными логарифмическими шкалами, то кривые спрямляются. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равен величине показателя степени в формулах(1).

На трех графиках Q - V, Q = S, Q - t (рис. 5) с одинаковыми масштабами логарифмических шкал по оси абсцисс и ординат наносят значения опытных точек из таблиц 2, 3, 4. Через опытные точки проводят прямые линии так, чтобы точки симметрично группировались вокруг прямых. Измерив углы наклона b_n, b_S и b_t прямых к оси абсцисс, получим:

(4)

На основании этого можно написать общую формулу:

(2)

Величину C_Q в общей формуле не определяют. По полученной формуле делаются выводы об интенсивности влияния скорости резания, подачи и глубины резания на температуру резания.

4. Указания по оформлению отчета

Изучая теоретические положения, необходимо в бланке отчета сделать эскизы схемы установки для измерения температуры резания и для тарировки термопары (рис. 2, 3). При проведении лабораторной работы определяются конкретные условия проведения эксперимента и таблицы 1, 2, 3, 4 бланка отчета заполнятся непосредственно в лаборатории резания. Математическая обработка осуществляется под руководством преподавателя, ведущего занятия.

5.Контрольные вопросы

1. Что называется температурой резания?

2. Какие факторы влияют на температуру резания?

3. Какие наиболее используемые методы измерения температуры резания?

4. Как осуществляется измерение температуры резания методом естественно образующейся термопары?

5. Как осуществляется тарировка термопары?

6. Какое влияние оказывают скорость резания, подача и глубина резания на температуру резания?

7. Какой из факторов V, S, t оказывает на температуру резания наибольшее влияние и какой наименьшее?

8. Влияет ли на температуру резания род и механические характеристики обрабатываемого материала?

9. Влияет ли на температуру резания величина переднего угла инструмента g?

10. Влияет ли на температуру резания материал инструмента?

11. Как получены числовые значения показателей степеней в формуле .

В Разработке лабораторной работы приняли участие:

к.т.н. доцент Спиридонов Э.С.

студенты группы 620162 Акимов В.В., Орлова Л.В.

Рассмотрено на заседании кафедры ИМС

Протокол №_____ от «______» ___________199_г.

Нормоконтролер, ответственный

Зав. кафедрой по стандартизации на кафедре

____________В.Б. Протасьев ___________В.М. Красильников

Тульский государственный университет

Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»

Лабораторная работа № РИ5

“Температура резания”

Постоянные условия при проведении опытов

Таблица 1.

Опыт 1. Установление влияния на температуру резания скорости резания

Таблица 2.

Постоянные опыта	Частота вращения n, об/мин. Скорость резания
t =
S =	Показания милливольтметра mV
D =	Температура, Q СО

Опыт 2. Установление влияния на температуру резания подачи.

Таблица 3.

Опыт 3. Установление влияния на температуру резания глубины резания.

Таблица 4.

Рисунки, расчеты и выводы по работе.

Поиск по сайту: