ВЗАИМОСВЯЗЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ
Взаимосвязь физических явлений в процессе резания можно наглядно проследить при сопоставлении выходных характеристик системы резания. Из параметров, оказывающих наиболее сильное влияние на выходные характеристики, выбираем элементы режима резания – υ, S и t, геометрические параметры инструмента – γ, α, φ, φ1, λ, rb, а также физико-механические свойства обрабатываемой заготовки и применение СОЖ.
1. Влияние скорости резания υ
На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l.
При резании материалов, не склонных к наростообразованию, при увеличении скорости резания Ка,l вначале быстро, а затем более медленно уменьшается. Такое влияние υ на Ка, объясняется уменьшением коэффициента трения между стружкой и передней поверхностью при росте температуры резания вследствие возрастания υ.
При резании материалов, склонных к наростообразованию, υ влияет на Ка,l не монотонно. Вначале при росте скорости резания до υ2 Ка,l уменьшается, а затем вновь растет и при достижении некоторого значения υ3 рост Ка,l прекращается и при скоростях резания больших υ3 значения Ка,l вновь уменьшаются.
На составляющую силы резания Рz.
Изменение скорости резания влияет на составляющие силы резания так, как она влияет на изменение коэффициента утолщения или укорочения стружки. При резании материалов, не склонных к наростообразованию при увеличении скорости резания Рz вначале быстро, затем более медленно уменьшается за счет изменения коэффициента трения.
На температуру резания θ.
С увеличением скорости резания возрастает количество тепла, выделяющегося в зоне резания (Q = Pz·u), а также температура нагрева детали, стружки и инструмента. Однако рост температуры отстает от роста скорости резания, т. к. уменьшается Рz и растет отвод тепла стружкой.
1.4. На стойкость инструмента Т.Связь между скоростью резания и периодом стойкости выражается при обработке чугуна убывающей кривой, напоминающей гиперболу.
На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
При обработке материала, не склонного к наростообразованию, при увеличении υ высота неровностей непрерывно уменьшается. При обработке материала, склонного к наростообразованию, зависимость Rz,a от υ имеет горбообразный характер. Максимальная высота неровностей соответствует максимальной высоте нароста.
2. Влияние подачи S:
На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l .
Чем больше толщина а (S) срезаемого слоя металла, тем меньше коэффициент Ка,l , что связано с изменением угла β1. Известно, что чем больше угол β1, тем меньше коэффициент утолщения или укорочения стружки;
На составляющую силы резания Рz.
С увеличением а (S) нагрузка на единицу длины режущего лезвия возрастает, возрастает температура, что приводит к уменьшению сил трения, усадки стружки и снижению сопротивления, обрабатываемого материала пластическому деформированию.
2. 3. На температуру резания θ.
С увеличением а (S) увеличивается Рz примерно в степени 0,75, а следовательно возрастает работа резания и количество выделяемого тепла.
2.4. На стойкость инструмента Т.
С увеличением S (а) стойкость инструмента снижается, т. к. увеличивается силовая и тепловая нагрузки на лезвие инструмента. Причем увеличение а больше, чем b влияет на снижение стойкости инструмента.
2.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
С увеличением S высота неровностей возрастает и интенсивность влияния подачи на Rz зависит от величины подачи. Например, если подача при точении меньше 0,5 мм/об, то ее влияние на высоту неровностей заметно ослабевает (
).
3. Влияние глубины резания t:
3.1. На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l.
Влияние глубины резания на Ка,l незначительно, т. к. уширение стружки при резании составляет 5-15% от ширины срезаемого слоя. При малой глубине резания t в силу соизмеримости ширины срезаемого слоя b с радиусом округления режущей кромки влияние t на Ка,l более заметно.
3.2. На составляющую силы резания Рz.
С увеличением t (b) сила Рz пропорционально возрастает, т. к. возрастает нагрузка на режущее лезвие, причем влияние b на Рz больше, чем а.
3.3. На температуру резания θ.
С увеличением t (b) прямопропорционально растет сила, работа резания и количество выделяющейся теплоты. Во столько же раз увеличивается и длина активной части режущего лезвия, а соответственно отвод тепла.
3.4. На стойкость инструмента Т.
При увеличении t (b) наряду с возрастанием количества выделяемой теплоты активная часть режущего лезвия становится длинней и усиливается отвод теплоты.
3.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
Глубина резания t на высоту неровностей Rz,a значительного влияния не оказывает.
4. Влияние переднего угла g:
На коэффициент утолщения или укорочение стружки Ка,l .
При увеличении переднего угла g коэффициент усадки Ка,l уменьшается, т. к. уменьшается трение стружки о переднюю поверхность инструмента,
На составляющую силы резания Рz.
При увеличении g облегчается врезание лезвия в заготовку, улучшается сход стружки, уменьшается составляющая силы резания Рz.
На температуру резания q.
С увеличением g уменьшается сила, а следовательно, работа резания, а также количество выделяющегося тепла.
4.4. На стойкость инструмента Т.
Чем больше передний угол g, тем легче протекает процесс резания, т. е. тем меньше силы и температура резания.
4.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
Угол g на высоту неровностей значительного влияния не оказывает.
5. Влияние заднего угла a:
На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l .
Задний угол на Ка,l почти не влияет.
На составляющую силы резания Рz.
С увеличением a уменьшается контакт задней поверхности инструмента с поверхностью заготовки, что приводит к уменьшению сил трения и резания.
5.3. На температуру резания θ.
При малых углах a (a < 50) трение задней поверхности о заготовку и давление с ее стороны велико, что приводит к росту выделения тепла и повышению температуры резания.
На стойкость инструмента Т.
С увеличением заднего угла до определенных пределов (в зависимости от обрабатываемого материала) условия резания улучшаются и Т растет.
5.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
При малых a возможно снижение Rz,a за счет пластического деформирования неровностей, а при больших - некоторое снижение Rz,a за счет роста температуры резания и уменьшения составляющей силы резания Рz.
5.Влияние угла в плане j:
6.1. На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l .
С увеличением угла j несколько улучшаются условия резания, снижаются нагрузки, увеличивается температура резания, что приводит к некоторому снижению коэффициента Ка,l .
6.2. На составляющую силы резания Рz.
С увеличением угла в плане уменьшается нагрузка на инструмент,
6.3. На температуру резания θ.
С увеличением угла в плане уменьшается угол при вершине инструмента, что приводит к уменьшению массы лезвия и ухудшению теплоотвода.
6.4. На стойкость инструмента Т.
С увеличением угла j уменьшается ширина среза b и величина угла ε и ухудшается теплоотвод в тело инструмента, что снижает его стойкость.
6.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
С увеличением j высота неровностей возрастает, т. к. главная режущая кромка участвует в формировании гребешков неровностей.
7.2. На составляющую силы резания Рz.
С увеличением j1, уменьшается фактическая площадь среза и тем самым уменьшается нагрузка на инструмент. Малые углы j1 в большей степени влияют на Рz.
7.3. На температуру резания q.
С увеличением j1 уменьшается e, что приводит к уменьшению массы лезвия и ухудшению теплоотвода. Вследствие этого возрастает температура резания.
7.4. На стойкость инструмента Т.
С увеличением j1 уменьшается трение вспомогательной поверхности о заготовку, что увеличивает Т.
7.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
Угол j1 очень сильно влияет на шероховатость обработанной поверхности, т. к. вспомогательная режущая кромка формирует обработанную поверхность.
8.Влияние угла наклона режущей кромки l:
8.1. На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l .
Угол l влияет на угол схода стружки. Он изменяет положение передней поверхности, увеличивает рабочую длину главного лезвия и в зависимости от знака угла l увеличивает или уменьшает коэффициент Ка,l .
8.2. На составляющую силы резания Рz.
На главную составляющую силы резания изменение угла l влияет сравнительно мало: увеличение -l практически не изменяет Рz; при увеличении +l сила Рz несколько возрастает, если l > 300.
8.3. На температуру резания q.
Увеличение угла l увеличивает массу лезвия резца возле его вершины и улучшает теплоотвод, что снижает температуру резания.
8.4. На стойкость инструмента Т.
С увеличением l и переходе от отрицательных значений к положительным стойкость возрастает и достигает max при некотором оптимальном значении.
8.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
При увеличении положительного значения l стружка будет сходить в сторону обработанной поверхности детали и царапать ее, ухудшаются условия деформирования срезаемого слоя, что повышает несколько высоту неровностей.
9. Влияние радиуса округления режущей кромки rв:
9.1. На коэффициент утолщения или укорочения стружки Ка,l .
Увеличение rв ухудшает условия деформирования металла и увеличивает Ка,l .
9.2. На составляющую силы резания Рz.
Радиус округления режущей кромки rв при достаточно больших размерах его способствует повышению Рz (до 15%), т. к. ухудшаются условия резания, увеличивается деформация.
9.3. На температуру резания q.
Увеличение радиуса округления режущей кромки увеличивает площадку контакта инструмента с заготовкой, улучшает теплоотвод и несколько снижает температуру резания.
9.4. На стойкость инструмента Т.
С увеличением rв происходит упрочнение режущей кромки, улучшается теплоотвод и возрастает стойкость инструмента.
9.5. На шероховатость обработанной поверхности Rz,a.
С увеличением rв высота неровностей уменьшается, т. к. происходит их скругление.