Резание металлов сопровождается
выделением большого количества теплоты, о чем свидетельствует сильный нагрев
стружки, резца и в меньшей степени детали. Изучение тепловых явлений при
резании имеет большое практическое значение прежде всего для сохранения
режущих способностей резца, на который теплота оказывает отрицательное
действие. Нагреваясь, режущая кромка резца теряет твердость и затупляется.
Для борьбы с вредным действием теплоты при резании важно
знать источники ее образования, зависимость от условий работы и распределение
между стружкой, резцом и деталью.
Основными источниками образования теплоты при резании
являются деформация срезаемого слоя металла и трение поверхностей резца,
стружки и обрабатываемой детали.
При деформации частицы металла изменяются по форме,
сдвигаются друг относительно друга, между ними возникает сильное трение, в
результате которого выделяется теплота. Такую теплоту называют теплотой
внутреннего трения в отличие от теплоты внешнего трения, которая выделяется
вследствие трения соприкасающихся поверхностей резца, стружки и детали.
Исследованиями установлено, что наибольшее количество
теплоты возникает в результате первого источника—деформации срезаемого слоя.
На интенсивность теплообразования влияют все условия
резания: свойства обрабатываемого материала, геометрия резца, режим резания и
качество применяемой смазывающе-охлаждающей жидкости. Их действие на процесс
резания указывалось при рассмотрении образования стружки и сил сопротивления
резанию. Однако наибольшее влияние на количество теплоты оказывает режим
резания, с увеличением которого увеличивается работа деформации срезаемого
слоя, почти полностью превращаясь в теплоту.
Теплота при резании распределяется между стружкой, резцом,
обрабатываемой деталью и окружающей средой. Наибольшее ее количество (около
70—80%) уносится стружкой, в резец поступает 20—25%, в деталь — 4—9% и около
1% — в окружающее пространство.
Распределение теплоты не остается постоянным, оно
изменяется главным образом с изменением скорости резания. С увеличением
скорости резания увеличивается количество теплоты, уносимой стружкой, и
уменьшается доля ее поступления в резец и деталь. Это объясняется тем, что
при увеличении скорости движения стружки теплота не успевает перейти от нее к
резцу и детали. Тем не менее с увеличением общего количества теплоты
раскаляется не только стружка, но и значительно повышается температура резца.
Для понижения температуры нагрева резца следует правильно
выбирать его геометрию, режим резания и применять смазывающе- охлаждающие
жидкости. .
Влияние геометрии резца на его работоспособность
указывалось при рассмотрении углов заточки резца. Было установлено, что резцы
с меньшими углами в планеф и л)], с положительным углом наклона главной
режущей кромки и а большим радиусом закругления вершины обладают более
высокой стойкостью.
При исследовании тепловых явлейий Я. Г. Усачев установил
закономерность влияния элементов режима резания на температуру нагрева резца.
Им было доказано, что на температуру резца наибольшее влияние оказывает
скорость резания, меньшее — подача и наименьшее — глубина резания. Эта
закономерность является исходным положением для определения наиболее
производительных режимов резання.
При увеличеийи глубины резания увеличивается не только
количество теплоты, но и отвод ее в тело резца, так как теплота распределяется
на более длинную активную часть главной режущей кромки.
С увеличением подачи активная часть главной режущей кромки
не изменяется, однако от нее удаляется центр давления стружки, что уменьшает
до некоторой степени нагрев резца..
Скорость резания наиболее интенсивно повышает температуру
в зоне резания вследствие увеличения скорости деформации срезаемого слоя и
перемещения поверхностей стружки и обрабатываемой детали относительно резца.
Одним из наиболее распространенных средств уменьшения
нагрева резца является применение смазывающе-охлаждающих жидкостей, которые
не только уменьшают внешнее трение, но и отбирают теплоту из зоны резания.
Вопросы для повторения
1. Укажите источники образования теплоты при
резании.
2. Объясните принцип превращения работы деформации
срезаемого слоя в теплоту.
3. Какие условия резания влияют на интенсивность
теплообразования? Объясните их действие.
4. Как распределяется теплота при резании?
5. Укажите способы уменьшения температуры нагрева
резца.
6. Как влияют углы геометрии резца на его нагрев?
7. Приведите закономерность влияния элементов
режима резания на темпе- ратуру нагрева резца.
8. Объясните причины различного действия элементов
режима резания на температуру нагрева резца.
9. Как следует выбирать элементы режима резания с
целью уменьшения нагрева резца?
10. Какое действие оказывает смазывающе-оялаждакица я
жидкость на температуру в зоне резания?
|