ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ИНСТРУМЕНТА

Температурные деформации, например, резца проявляются в его удлинении, которое можно определять по формуле:

, где С - постоянный коэффициент, при t£1.5 мм, S£.0.2 мм/об,u =100…200 м/мин, С = 45;

L - вылет резца; А - площадь поперечного сечения державки резца; s_В- временное сопротивление материала державки.

Удлинение резца может достигать 30…50 мкм.

Уменьшения тепловых деформаций в элементах ТС можно обеспечить путем: 1) снижения тепловыделения; 2) интенсификацией отвода тепла; 3) рационализацией взаимного расположения элементов ТС; 4) применения системы компенсаторов. Снижение тепловыделения в узлах оборудования достигается, например, заменой подшипников скольжения на аэростатические опоры. Интенсифицировать отвод теплоты позволяет применение СОЖ. Снижению тепловых деформаций способствует рациональное расположение шпиндельного узла, как правило, симметричное по отношению к колонне. Компенсация тепловых деформаций осуществляется путем использования некоторых конструктивных решений и адаптивных устройств.

56. Конвекция и тепловое излучение в технологических системах.

Конвекция - это процесс перемещения объемов жидкости или газа в пространстве из одной области в другую, отличающихся разной температурой. Конвекция тепла всегда сопровождается теплопроводностью, так как при движении жидкости или газа неизбежно соприкосновение их частиц, имеющих различные температуры. Совместный процесс конвекции и теплопроводности называется конвективным теплообменом. Тепловое излучение - это процесс распространения тепла в виде электромагнитных волн со взаимным превращением тепловой энергии в лучистую и обратно. Пример видов теплообмена при резании представлен на рис. 13.1, где Т – теплопроводность, И – излучение, К – конвекция, КЖ – конвекция с жидкостью, КВ – конвекция с воздухом; ON, OL и OS – участки теплоты от деформации, трения по передней и по задней поверхностям режущего инструмента.

Рис. 13.1. Виды теплообмена в зоне резания: 1 – заготовка, 2 – режущий инструмент, 3 – режущая пластина, 4 – стружка, 5 – смазочно-охлаждающая жидкость

57. Износ инструмента, виды изнашивания.

Действующие на инструмент в процессе резания силы, напряжения и температура приводят к потере им режущих свойств. Потеря режущей способности инструмента вызывается изнашиванием его контактных (передней и задней) поверхностей. Изнашивание проявляется в износе лезвия инструмента. Под износом понимают величину, характеризующую изменение формы и размеров режущего инструмента (лезвия) вследствие изнашивания при резании.

Неисправный инструмент снижает качество обработки, в частности увеличивает шероховатость и ухудшает состояние поверхностного слоя детали. Поэтому важно знать момент снятия инструмента со станка для его восстановления. С точки зрения себестоимости (С) процесса резания существует оптимальное время (t₀) работы инструмента до восстановления (рис. 18.1).

До значения t_о затраты на инструмент окупаются, а дальнейшая эксплуатация инструмента (после t_о) приводит к удорожанию процесса обработки.

Следует отметить, что пока ещё нет строгой теории изнашивания режущих инструментов. Достигнутые на настоящее время результаты исследований в этой области основываются на существующих представлениях науки о трении и износе (трибологии). Чаще всего при резании выделяют следующие виды изнашивания инструмента: абразивно-механическое, адгезионно-диффузионное, окислительное, термоусталостное. Рассмотрим механизм проявления этих видов изнашивания.

58. Механическое и абразивное изнашивание инструмента, зависимость износа от времени обработки.

Абразивно–механическое изнашивание

Модель абразивно-механического изнашивания представлена на рис. 18.2,а. При движении стружки по передней поверхности инструмента микровыступы приконтактной поверхности стружки взаимодействуют с аналогичными микровыступами передней поверхности. Вследствие большого давления и высокой температуры на площадке контакта происходит разрушение взаимодействующих микровыступов. Это разрушение проявляется в пластическом деформировании и срезании. Наиболее вероятное срезание выступов имеет место на стружке, однако за счёт циклического воздействия на микровыступы передней поверхности инструмента имеют место разрушения инструментального материала. С течением времени происходит сглаживание микровыступов инструмента, вследствие чего увеличивается фактическая площадь контакта инструмента со стружкой и заготовкой. Снижается контактное давление и интенсивность изнашивания уменьшается. Продукты износа, попадая между стружкой и инструментом, измельчаются в порошок и, окисляясь под действием температуры, превращаются в «абразив», который определяет дальнейший износ инструмента.

Рис. 18.2. Схемы механизмов абразивного (а) и адгезионно-диффузионного (б) изнашивания лезвия инструмента при контакте со стружкой

В зависимости от времени работы различают три этапа изнашивания инструмента (рис. 18.3):

I этап – интенсивное изнашивание;

II этап – равномерное изнашивание за счёт воздействия окислов;

III этап – катастрофическое изнашивание.

Режущий инструмент целесообразно эксплуатировать до наступления катастрофического износа.

Рис. 18.3. Зависимость величины фаски лезвия инструмента (износа) от времени обработки: 1 - интенсивное изнашивание, 2 – равномерное изнашивание, 3 – катастрофическое изнашивание.