Ивченко Т. Г., Бобырь Н. (ДонНТУ, Донецк, Украина)
Температура - один из главных параметров процесса резания. Это определяет как эксплуатационную надежность режущего инструмента, так и качество обрабатываемых поверхностей деталей. Сейчас наряду с экспериментальными методами исследований, важность теоретических методов существенно увеличивается. Они, позволяют не только, прогнозировать уровень температур на поверхностях контактирующих тел, но также определить температурные поля внутри. Эксплуатационная надежность режущего инструмента значительно определяется температурой резания. При исследовании законов процесса изнашивания лезвия инструмента скорее важно знать не только среднюю температуру на его площадках контакта, но также значение температур в каждой точке кромки. В настоящей работе исследования законов распределения температур на передней поверхности кромки осуществляются в зависимости от параметров инструмента
Для решения указанной задачи используется один из самых широко распространенных аналитических методов - метод источников тепла [1]. В схематизации компонентов исследуемой системы инструмент представлен как неограниченный клин . Источник тепла на передней поверхности кромки инструмента представлен, как плоско прямоугольный с размерами bхl, равный площадке контакта лезвия с передней поверхностью и с одинаковой плотностью распределения теплового потока. Преимущество метода источников - возможность достичь решения в аналитическом виде. Температурное поле на передней поверхности кромки возникает под действием прямоугольного источника тепла в регулярных интервалах, распространяемых на площадке контакта лезвия с передней поверхностью bxl при установившемся теплообмене, описано выражением:
Безразмерная функция показана на рис. 1 как поверхность, сконструированная для источника ширина которого b в 2 раза больше, чем длина l. Ширина источника b представляет глубину резания, длина l характеризует длину контакта лезвия с передней поверхностью кромки.Представленные диаграммы, очевидно иллюстрируют характер распределения температур на передней поверхности кромки инструмента.
Безразмерное распределение температур на передней поверхности кромки инструмента в перпендикулярном сечении к главной режущей кромке определено, как указано ниже (z = 0):
Температура передней поверхности кромки зависит от геометрических параметров инструмента и в первую очередь от переднего угла ,оказывающего влияние на длину контакта лезвия с передней поверхностью l на плотность теплового поток q:
где V - скорость резания; PZ0 = Pz - Ffr - разность силы резания и силы трения на задней поверхности кромки; PN0 = Py - Ffr - разность нормальной силы резания и силы трения на передней поверхности кромки; s - подача, t - глубина резания.
Распределение температур на передней поверхности твердосплавной пластины с различными геометрическими параметрами представлен на рис. 2 .
Рисунок 1-Распределение температур на передней поверхности твердосплавной пластины
На температуру передней поверхности кромки скорее существенное влияние оказывают свойства инструментального материала и, в первую очередь, коэффициент теплопроводности. Расчет температур для резцов, оснащенных твердосплавными пластинами, выполняется для следующих условий: обрабатываемый материал - сталь 45, k=2,0; режимы резания: глубина резания t = 2мм, подача s = 0,4мм/об, скорость резания v = 120 м/мин., износ на задней поверхности кромки h = 0,9мм.
Расчет температур для резцов из других инструментальных материалов выполняется для следующих условий: обрабатываемый материал - сталь 45, режимы резания: глубина резания t = 1мм, подача s = 0,1мм/об, скорость резания v = 120 м/мин., износ на задней поверхности кромки h = 0,4ММ.
Результаты расчета температур резцов представлены в таблице 1.
Таблица 1. Температура передней поверхности кромки резцовиз различных инструментальных материалов
Результаты расчетов температур на передней поверхности кромки для резцов из различных инструментальных материалов свидетельствуют о существенном различии температур в зависимости от свойств материала инструмента. Резцы, оснащенные минералокерамикой, имеют самую большую температуру. Алмазные резцы имеют наименьшую температуру. Даже для одной группы инструментальных материалов – из карбидных твёрдых различие в температурах более существенно (более чем в 2 раза) это может быть принято во внимание при анализе условий работы инструмента. Развиваемая техника применима для определения температурных полей различных инструментов. Установленные на примере резцов, законы влияния геометрических параметров на распределение температур на передней поверхности кромки могут применяться для любых инструментов. Особенности различных видов обработки взяты из расчета плотности теплового потока и длины контакта лезвия с передней поверхностью кромки. На основании общепринятых результатов развиваются рекомендации при выборе материала инструмента и рациональных параметров инструмента.
Список литературы
1. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. - М.: Машиностроение, 1990. – 288С.
Другие работы по теме:
Тепловой расчет обрезной батареи
Определить площадь поверхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб для следующих условий: – холодопроизводительность Qо=8000 Вт
Тепловой расчет обрезной батареи
Порядок определения площади поверхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб. Вычисление геометрических характеристик теплопередающего элемента. Расчет степени теплообмена со стороны рабочего тела. Определение критерия Рейнольдса.
Расчет дисковой зуборезной модульной фрезы
Исходные данные вариант модуль число н.зубьев материал 1.25 труднообр. сталь Профилирование зубьев фрезы Так как дисковая зуборезная модульная фреза имеет нулевой передний угол и при нарезании цилиндрического прямозубого колеса работает методом копирования, то профилирование ее режущих кромок сводится к определению формы впадин зубьев обрабатываемого изделия.
Проектирование фасонного резца
Исходные данные: Тип резца - круглый, внутренний Материал детали - сталь 12ХМФ Определение конструктивных элементов резца. Габаритные размеры и размеры элементов крепления резца выбирают в зависимости от
История сверления
Реферат на тему: «История сверления» Содержание Первые технологические операции 2 Сверление и рассверливание 4 Свёрла 9 Обработка отверстий 11 Обеспечение качества обработки при сверлении 13
Проектирование фасонного резца
Исходные данные: Тип резца - круглый, внутренний Материал детали - сталь 12ХМФ Определение конструктивных элементов резца. Габаритные размеры и размеры элементов крепления резца выбирают в зависимости от
Гос. экзамен билеты. Машиностроение
Министерство образования и науки Республики Казахстан Машиностроительный факультет Кафедра «Технология машиностроения» Тема: Билеты государственного экзамена
Процесс проектирования и использования фасонного резца
Построение параметрической модели фасонного резца в модуле АРМ GRAPH. Выполнение коррекционного расчета глубины профиля и анализ входных данных, необходимых для построения модели. Использование графических операций - выталкивания, вращения и кручения.
Расчёты металлорежущих инструментов
Министерство образования Российской Федерации Российский государственный профессионально-педагогический университет Кафедра ТМ РАСЧЁТЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ
Расчет режимов резания
Расчет рационального режима резания при обтачивании валика на станке. Выбор геометрических параметров режущей части резца, инструментального материала. Выбор углов в плане, угла наклона главной режущей кромки. Расчетное число оборотов шпинделя станка.
Нарезание крепежной резьбы резцом
Классификация, производственная структура и состав машиностроительных заводов. Особенности процесса резания при нарезании резьбы резцом, необходимые движения и размеры срезаемого слоя. Материал, конструкции и геометрические параметры инструмента.
Проектирование специального инструмента
Проектирование фасонного тангенциального резца, расчет высотных размеров его профиля. Проектирование и расчёт червячной фрезы с прямоугольным шлицем. Разработка проекта фасонной протяжки работающей по генераторной схеме, расчет длин дуговых участков.
Проектирование металлорежущего инструмента
Подготовка исходных данных для расчета профиля фасонного резца. Определение геометрии режущих кромок фасонных резцов. Геометрия режущих кромок, обрабатывающих радиально-расположенные поверхности деталей. Аналитический расчет профиля фасонных резцов.
Совершенствование конструкции торцевых фрез
Рост требований к качеству выпускаемой продукции. Конструирование торцовых фрез. Алгоритм проведения научных исследований и устранение недостатков. Повышение производительности, снижение себестоимости, увеличение стойкости инструмента, снижение вибраций.
Проектирование металлорежущего инструмента
Исходные данные для проектирования металлорежущих инструментов. Проектирование и расчет резца, фасонной протяжки, червячной фрезы. Определение конструктивных элементов, геометрических размеров, углов резания. Построение математической модели для углов.
Изучение конструкции и геометрии токарных резцов
Основные разновидности токарных резцов, особенности их формы и отличительные признаки, функциональное назначение и сферы применения. Конструкция токарного резца и его элементы Приборы для измерения углов резца и техника их использования. Виды стружки.
Инструментальные стали и сплавы
Инструментальные стали и сплавы - литые твердые сплавы Твердые сплавы - материалы с высокой твердостью, прочностью, режущими и другими свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур. Различают литые и спеченные (порошковые) твердые сплавы.
Режущий инструмент
Проектирование червячной модульной фрезы, ее тип, конструктивные, геометрические и расчетные параметры. Определение размеров профиля. Выбор материала, геометрических параметров, формы и размеров зубьев протяжки для обработки цилиндрического отверстия.
История развития науки о резании древесины
Ниже приведен с некоторыми изменениями отрывок из монографии – Глебов И.Т. Фрезерование древесины: Монография. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2003. – 169 с.
История стекла
История стекла насчитывает пять с половиной тысяч лет. В настоящее время считается, что родиной стекла является Месопотамия, хотя до недавнего времени основным центром возникновения стеклоделия считался исключительно Древний Египет.