Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Основная доля затрат на обработку обратно пропорциональна стойкости инструмента. На стойкость инструмента в основном влияют свойства материала, а также геометрические параметры режущей части. Материал инструмента помимо механических свойств оценивается склонностью к взаимодействию с материалом заготовки и окружающей средой (адгезионному, диффузионному, окислительному и др.).
Станок
Погрешность установки
Состояние поверхности
Заготовка
Материал
Режим резания
I
Г5и| I • ""I I t і I com J
I I I
I Процесс реъатя |
Способ
3?.
.Ii
I Г і I
Химический состаб Структура 2 -о Il <
I
Физические свойства Механические свойства
5а
ЗІ
МЖк щ I <rj Ul Ir I IdJ \нв\
ч1
L1 ^nTZl
Схема реъания
Геометрические параметры
Инструмент
Состояние поверхности
Материал
-*» ^ o
1,
Физические свойства
Механические свойства
UxUd UA \сЛ UIM к
Рис. 1.5. Структурная схема процесса резания:
а - линейное расширение; X - теплопроводность; v - удельная электропроводность; 9 - температура; 9™ - температура плавления; ат - предел текучести; ав - временное сопротивление; а„ - предел прочности при изгибе; ан - ударная вязкость; 8 - относительное удлинение; \|/ - относительное сужение; р - давление;/- коэффициент трения; є, є, є -степень, скорость и ускорение деформации соответственно
16 ЗАКОНОМЕРНОСТИ СПОСОБОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Структурная схема процесса резания (рис. 1.5) показывает влияние двадцати основных параметров на него и друг на друга.
При комбинированных способах и обработке в специфических условиях (в химической среде, электролите, расплаве, вакууме, при сверхнизких температурах) параметров может быть значительно больше. Число вариантов их взаимодействия определяется числом сочетаний и достигает 3,8-1031.
Сами параметры (температура, деформация и скорость деформации, механические характеристики) непрерывно и в очень широких пределах изменяются в самой зоне сгружкообразования. При высоких температурах и скоростях течения материала в зоне сгружкообразования одновременно можно наблюдать различные фазы состояния металла. Например, для доэвтектоидных сталей типа стали 45 металл в зоне стружкообразо-вания может находиться одновременно в аустенитном (в прирезцовой зоне при температуре 850 ... 950 °С), ферритно-аустенитном (в последующей зоне при температуре 750 ... 800 °С), ферритно-перлитном (в надрезцовой зоне при температуре ниже 700 °С) состояниях (рис. 1.6). При этом характеристики одинаковых по толщине слоев аь а„ прилегающих к режущей кромке, непрерывно и плавно изменяются, в том числе и по положению углов сдвига Фь Ф,. Такая многослойная, неодно-
Рис. 1.6. Схема зоны пластических деформаций
ФАКТОРЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
17
родная по свойствам композиция металла стекает по резцу в виде стружки, микротвердость которой возрастает от внешних слоев к прирезцовой зоне, что определяет различные фазы затвердевших структур - от мар-тенситной до перлитной.
Механика пластических деформаций при средних скоростях резания наиболее полно была рассмотрена H.H. Зоревым, который, приняв в качестве рабочей зоны деформации модель A.A. Брикса, представленную в виде семейства расходящихся веером от режущей кромки поверхностей сдвига, установил взаимосвязь между основными параметрами резания [33]. Он вывел уравнения для верхней и нижней границ зоны сдвига, определил значения и распределение деформаций по зоне сдвига, рассчитал силы резания, используя механические характеристики материала обрабатываемой заготовки и параметры резания, показал влияние углов резания, сечения среза и скорости на силы резания, усадку стружки и нарос-тообразование. H.H. Зорев установил, что нарост - это упрочненный материал заготовки и его окислы, и показал его влияние на силы резания и стойкость. В более поздних исследованиях других авторов было выявлено образование нароста и на задней грани резца.
При увеличении скорости резания было обнаружено совместное влияние температуры и скорости деформации на напряжение сдвига. Скорость деформации є существенно увеличивает истинные напряжения ет, в зоне деформации.
Экспериментальные зависимости истинных напряжений ет, от скорости деформации и температуры получены при невысоких скоростях деформации, соответствующих результатам статических испытаний на растяжение-сжатие (є0 = 10~3 с"1). Даже самые мощные скоростные разрывные машины, например фирмы «Amsler» (ФРГ), не могут обеспечить скорость деформация, превышающую ICT1 с"1. Зависимости C1 =/(є) в
диапазоне больших скоростей деформации строят после пересчета данных статических испытаний на данные высокоскоростных испытаний при их пропорциональном изменении в логарифмических координатах (рис. 1.7, а). Наиболее практичными являются формулы [5]
где ст и аТо - пределы текучести соответственно при действующей є и
статической є0 скоростях деформации; и н т - постоянные, определяемые экспериментально.
(1.3)
(1.4)
18 ЗАКОНОМЕРНОСТИ СПОСОБОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
