книги из ГПНТБ / Семко, М. Ф. Обработка резанием электроизоляционных материалов

(диаметр завитков) стружки пластмассы зависит в ос­ новном от структуры наполнителя, толщины среза и про­ грева прирезцовой стороны стружки, а также от степени износа инструмента. На рис. 2 показано влияние скоро­ сти резания v на диаметр завитков стружки D гетинакса и текстолита при цилиндрическом фрезеровании. Проти- 'воположное влияние, при одинаковых условиях резания объясняется принципиально различным ориентированием волокон в листах бумаги и полотнищах ткани, степенью проклеенности волокон связкой.

Подача при фрезеровании и точении существенно вли­ яет на характер образования стружки. С ее увеличением толщина среза возрастает. Это приводит к уменьшению деформации стружки, так как увеличивается градиент температуры резания по ее толщине, что ведет к росту числа и размеров трещин и пор, а следовательно, и к снижению прочности. Эти дефекты стружки делают ее очень хрупкой.

Глубина резания на образование стружки практи­ чески не оказывает влияния, если не учитывать при этом небольшую роль краевого эффекта. С увеличением изно­ са возрастает радиус округления режущей кромки, уве­ личивается поверхность трения по задней поверхности и уменьшается передний угол «а площадке контактирова­ ния стружки с- передней поверхностью инструмента. Эти изменения геометрических параметров режущей части инструмента усложняют процесс образования стружки, при этом она становится более хрупкой из-за большого числа трещин и легко разрушается при скольжении по передней поверхности режущего клина инструмента.

3. ТЕМПЕРАТУРА РЕЗАНИЯ

Несмотря на то, что при резании почти всех электроизоляционных материалов выделяется значитель­ но меньше тепла, чем при обработке черных металлов, температура в зоне резания довольно высока. Она всегда превышает теплостойкость органических составляющих этих материалов. При неблагоприятных условиях обра­ ботки температура резания может быть выше теплостой­ кости инструментов из углеродистых, малолегированных и быстрорежущих сталей. Это подтверждается примера­ ми «сгорания» дисковых и концевых фрез, спиральных сверл и отрезных резцов при обработке таких-сравни-

11

12

тически безынерционный, стабильно регистрирующий, простой в—изготовлении и отладке способ встроенного электрода; при необходимости установления температуры в микрообъемах зоны резания — способ тонких конден­ сированных пленок чистых металлов.

Независимо от вида и продолжительности обработки при одинаковом режиме резания и равных условиях контактирования режущей части инструмента с изделием

30 SO 70 /ОО 200 ЗООм/легт

Рис. 3. Сравнительный график влияния скорости резания на температуру при ее измерении различ­ ными способами.

в микрообъемах зоны образования стружки возникает одинаковая температура. Различными способами измере­ ния регистрируют разную температуру. Различия в боль­ шинстве случаев вносит инерционность способа измере­ ния. Поэтому у различных исследователей при примене­ нии. разных способов измерения температуры получались неодинаковые результаты. На рис. 3 показаны графики зависимостей температуры от скорости резания при то­ чении текстолита по данным различных авторов. Режим резания во всех случаях был примерно одинаков: пода­ ча s = 0,2 мм/об, глубина резания t = 2 мм (для кривой / {•t=\ мм\ для кривой 3 /=0,5 мм). Температурная зависи-

Н

месть 1 получена с помощью Искусственной термопары, горячий спай которой удален от главной режущей кром­ ки резца из быстрорежущей стали (с 18%-ным содержа­ нием вольфрама) на расстояние 1 мм. Зависимости 2 и 3 получены способом «составной резец» с различными конструктивными решениями. Зависимость 4 получена с помощью обычной полуискусственной термопары, 5— способом «встроенный электрод».

При точении электроизоляционных материалов обоб­ щенная зависимость температуры от основных пара­ метров резания выражается формулой вида

менных свойств обрабатываемых и инструментальных материалов, геометрических параметров режущей части резца, применяемой смазывающей охлаждающей жидко­ сти (СОЖ); v, s, t — скорость, м/мин, подача, мм/об, и глубина, мм, резания; х, у, z — показатели, устанавли­ ваемые экспериментально; К — коэффициент, учитываю­ щий измененные условия резания, например степень из­ носа инструмента, физико-механические свойства обраба­ тываемого или инструментального материала, различные геометрические параметры режущей части инструмента и др.

Значения коэффициентов и данные для расчета по формуле (1) приводятся в табл. 2.

Анализируя формулу и данные таблицы, можно ви­ деть, что температура резания в зависимости от условий обработки колеблется в широком диапазоне примерно от

120 до 500 °С.

По опытным данным, полученным в Харьйовском по­ литехническом институте им. В. И. Ленина (ХПИ), при точении стеклотекстолита твердосплавным резцом ВКЗМ была получена температура в микрослоях зоны резания, достигающая 1 500 °С. Температура была определена спо­ собом напыления на режущую часть инструмента конден­ сированных микропленок чистого металла.

При фрезеровании электроизоляционных материалов

q — коэффициент, и рассчитывается с помощью табл. 3.

15

Измерение температуры при фрезерованйи, особенно при высоких скоростях резания, из-за прерывистости процесса представляет значительные трудности.

Так как каждый зуб фрезы работает периодически, то за каждый оборот инструмента длина среза, как пра­ вило, составляет не более одной двенадцатой длины оборота. Следовательно, на оставшейся части пути зуба происходит его охлаждение. Поэтому общий нагрев ре­ жущего клина и обрабатываемого материала вокруг зоны резания должен быть меньше, чем при непрерывных процессах резания. При одинаковом режиме резания для одного и того же обрабатываемого материала режу­ щим клином с одинаковыми геометрическими параметра­ ми температура при точении будет на 40—140 °С выше, чем при фрезеровании.

Наиболее напряженные тепловые условия возникают при сверлении. Кроме работы резания режущих кромок сверла, его ленточками, стружечными канавками и попе­ речной режущей кромкой совершается основная работа теплообразования — работа трения. Поэтому температура в зоне резания при сверлении для сравнимых условий будет на 70—200 °С выше, чем при прерывистых процес­ сах резания. Температурная зависимость рассчитывается

где D — номинальный диаметр сверла, мм, и с помощью табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Данные для расчета температуры при сверлении гетинакса по формуле (3)

Значения -коэффициента К в формуле (3) вычисляют­ ся по формуле

K = KuKh .

18

Таблица 4а

Поправочные коэффициенты для расчета температуры при сверлении пластмасс по формуле (3)

В табл. 4а приводятся значения коэффициентов /(„

в зависимости от марки обрабатываемого материала и К,, /гз

в зависимости от износа сверла /г3 и обрабатываемого материала.

4. СИЛА РЕЗАНИЯ

Силу резания при обработке новых электро­ изоляционных материалов при измененных условиях ре­ зания приходится определять экспериментальным путем, так как аналитически рассчитать их в настоящее время практически невозможно.

Динамика процесса точения неметаллических мате­ риалов и, главным образом, пластмасс изучена достаточ­ но хорошо [Л. 13, 31, 32]. Чаще всего составляющие силы резания измеряют трехкомпонентиым динамометром с проволочными датчиками [Л. 7, 31], закрепляемыми на суппорте токарного станка.

Проводится серия опытов по установлению влияния одного изменяемого в интересующем диапазоне парамет­ ра резания на составляющие силы резания при неизмен­ ных условиях обработки. Аналитически или графически находят частные зависимости составляющих сил резания от этого параметра, а затем, решая совместно все част­ ные зависимости, получают обобщенные формулы для

интересующей составляющей силы резания

учитывающие изменение условий резания.

Для большинства термопластичных пластмасс на силу резания в большей степени влияет .при постоянных условиях точения глубина резания t. С ее увеличением пропорционально синусу главного угла в плане инстру­ мента возрастает ширина среза, которая предопределяет общий объем работы деформации и трения. При этом удельная работа деформации и удельная работа трения при неизменных параметрах режима резания и форме режущей части резца остаются практически неизменны­ ми. Следовательно, сила резания должна повышаться пропорционально глубине резания.

Влияние подачи на изменение удельной работы деформации и удельной работы трения имеет сложный характер. В общем случае увеличение подачи приво­ дит к небольшому росту силы резания.

Увеличение скорости резания значительно уменьша­ ет силу резания. Это объясняется снижением общей си­ лы трения за счет уменьшения коэффициента трения, вызванного ростом температуры зоны резания. Степень влияния скорости на изменение силы резания существен­ но меньше, чем подачи и тем более глубины [Л. 24, 28].

При точении хрупких материалов основной составляю­ щей силы резания является сила трения и диспергирова­ ния, однако степень влияния рассмотренных выше пара­ метров режима резания на силу в общем остается при­ мерно такой же, как и при обработке большинства пластмасс.

В табл. 5 приводятся коэффициенты для расчета силы резания при точении электроизоляционных материалов по формулам (-4) —(6), пдлученным экспериментально.

20