- •Глава I основы резания металлов
- •§ 1. Наука о резании металлов
- •§ 2. Процесс резания металлов
- •§ 3. Элементы и углы резца
- •§ 4. Процесс образования стружки и типы стружек
- •§ 5. Физические явления при стружкообразовании
- •§ 6. Образование и распределение тепла при резании металлов. Температура резания
- •§ 7. Элементы режима резания
- •§ 8. Элементы срезаемого слоя
- •§ 9. Износ и стойкость инструментов
- •§ 10. Смазочно-охлаждающие жидкости
- •§ 11. Силы, действующие на резец
- •§ 12. Вибрации
- •§ 13. Выбор режима резания
- •Проверка выбранных элементов режима резания
- •§ 14. Сведения об инструментальных материалах. Требования, предъявляемые к ним
- •Глава II методы обработки резанием
- •§ 1. Точение
- •Типы токарных резцов
- •§ 2. Фрезерование
- •§ 3. Сверление, зенкерование и развертывание Сверление
- •Глава 1.5 протягивание
- •§1. Особенности процесса протягивания.
- •Схемы резания при протягивании (рис.22)
- •§2. Особенности конструкции протяжек и прошивок
- •Геометрические параметры зубьев протяжки
- •Глава 1.6. Шлифование и отделочные виды обработки
- •§1. Шлифование
- •Зернистость абразивных материалов
- •Структура абразивного инструмента
§ 6. Образование и распределение тепла при резании металлов. Температура резания
В процессе резания металлов механическая энергия, затрачиваемая на работу резания, переходит в тепловую. В зоне резания возникает тепло за счет работы, затрачиваемой на пластические деформации Qд(рис. 11) и преодоление
Рис. 11. Распределение тепла (при резании) между стружкой, инструментом и заготовкой
трения по передней Qт.пи задней поверхностям резца Qт.з.Нагреваются заготовка, режущий инструмент и стружка. При значительной скорости температура в зоне резания достигает значительных величин. При работе на высоких скоростях при точении и фрезеровании можно наблюдать сходящую из-под резца или фрезы ярко-красную стружку, нагретую до 900 °С. На обработанной поверхности стальной детали появляются цвета побежалости, свидетельствующие о высокой температуре поверхностного слоя детали во время соприкосновения ее с задней поверхностью инструмента. Полученное тепло при точении распределяется следующим образом: уходит в стружку 50—80 % (Qдс+Qтп);в резец 40—10 % (Qп+Qз), в обрабатываемую деталь 9—3% (Qтз+Qд) и в окружающую среду около 1 %. При затуплении инструмента характер распределения тепла изменяется: резец и заготовка нагреваются в большей степени. Как в стружке, так в резце и в заготовке тепло распределяется неравномерно. В слоях стружки, ближе расположенных к передней поверхности резца, температура выше, чем в слоях, удаленных от нее (рис. 12). Температура обрабатываемой
Рис. 12. Распределение температур на передней поверхности резца (по Б. И. Костецкому)
заготовки понижается по мере удаления рассматриваемой точки от поверхности резания, а наибольшая температура находится в месте контакта резца с заготовкой. Температура инструмента также различна в различных точках. Самая высокая температура соответствует точке, лежащей в центре давления стружки на резец.
Температура резания. Под температурой резания понимается средняя температура на поверхности контакта инструмента со стружкой. На температуру резания Qвлияют многие факторы: механические свойства обрабатываемого материала, размер площади срезаемого слоя и скорость резания:
где cq —коэффициент, характеризующий род и механические свойства обрабатываемого материала, геометрические параметры инструмента и свойства СОЖ;v —скорость резания, м/мин;т, п, q —коэффициенты степеней, причемm>n>q,т. е. на температуру резания большее влияние оказывает скорость, затем толщина срезаемого слояаи наименьшее — ширина срезаемого слояb.
Большое влияние на температуру резания оказывают механические свойства обрабатываемого металла. Чем выше предел прочности и твердость металла заготовки, тем большее сопротивление необходимо преодолеть при стружкообразовании, тем большую работу надо затратить на резание, тем больше выделится тепла и будет выше температура резания. При резании твердых материалов стружка соприкасается с передней плоскостью резца на меньшей площади, чем при резании мягких сталей. Это повышает давление на единицу поверхности контакта, а отвод тепла в тело резца и толщу стружки ухудшается, что приводит к повышению температуры в поверхностных слоях резца. Чем выше теплоемкость и теплопроводность обрабатываемого металла, тем лучше отвод тепла в стружку и в обрабатываемую заготовку и тем меньше температура на поверхности резца.
Большое влияние на температуру резания . оказывают геометрические элементы резца: угол резания, главный угол и радиус закругления при вершине резца. Отрицательный передний угол по сравнению с положительным вызывает большие деформации и приводит к большему выделению тепла. При работе с передним углом y=-10° температура резания повышается на 15° по сравнению с работой резцом, имеющим положительный уголу=+10°. При увеличении главного угла в плане уменьшается ширина стружки и длина активной части режущей кромки, что приводит к менее интенсивному отводу тепла в заготовку и в тело резца, теплота концентрируется на меньшей ширине среза около вершины резца, и температура резания повышается. Наиболее резкое увеличение температуры резания происходит в пределах=20—60 °.
Радиус закругления при вершине резца в плане оказывает влияние на общее тепловыделение и на его отвод. Увеличение радиуса закругления хотя и увеличивает тепловыделение, но и увеличивает длину активной части режущей кромки, объем головки резца улучшает отвод тепла в тело резца и в заготовку, что является преобладаю щим, и приводит к снижению температуры резания. Чем больше площадь поперечного сечения тела резца, тем интенсивнее отвод тепла от мест его образования в тело резца, тем меньше температура резания.