Теоретическое определение параметров процесса резания ширина и толщина среза при несвободном резании. Теоретический метод определения обрабатываемости материалов резанием, страница 21

Представляет значительный интерес теоретическое определение значений оптимальной температуры резания по максимуму отношения контактных твердостей инструментального и обрабатываемого материалов [23], [41], когда они рассматриваются функцией температуры (рис. 31). В отдельных случаях оптимальная температура резания может определяться по провалу

Рис. 31 Теоретическое определение оптимальной температуры резания

Рис. 32 Влияние температуры на механические свойства технического железа и интенсивность износа резца из сплава Т15К6 при точении деталей из стали Э [24]:

1 - деформируемое железо, 2 - литое железо; (99,99%); σ_в - прочность; HV - твёрдость;

Е_м - модуль нормальной упругости; ψ – относительное сужение; а_н – ударная вязкость стали Э пластичности (минимуму относительного сужения или относительного удлинения образца), когда ее изменение также рассматривается в зависимости от температуры (рис. 32).

Для определения оптимальной температуры резания А. И. Белоусовым [5] предложена приближенная формула

   где      при        и           при        (199)

— произведение коэффициента теплопроводности  и удельной объемной теплоемкости   обрабатываемого материала; — то же для резца; —температура термостойкости инструментального материала, °С.

Для определения получена также формула  (258).

УРАВНЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЗАНИЯ

Установлено, что оптимальному резанию соответствуют оптимальная температура и минимальное или минимально-стабилизированное значение силы резания P_zmin Подставляя значения  и P_zmin в уравнение (198), получим уравнение обрабатываемости для оптимального резания в виде

 (200)

Для определения минимально-стабилизированного значения силы Pzmin получена следующая теоретическая формула [41]:

 (201)

где с₀ = 3,65; n₀=0,125 при Е<=0,05;

с₀=5,31; n₀==0,25 при 0,05<=Е<=0,1;

с₀=7,60; n₀=0,40 при E>=0,l;

M = b/b₁ ; b — суммарная длина рабочих частей режущих кромок, М; E-p₁/a₁  Н/м²; а₁ и b₁ м; γ и α- передний и задний углы.

Формула (201) содержит в себе только величины, известные до опыта, и поэтому позволяет определять Pzmin без проведения экспериментов.

Подставив выражение (201) в уравнение (200), получим формулу для оптимальной скорости резания в окончательном виде:

(202)

Формула (202) является основным уравнением обрабатываемости сталей и сплавов. Она содержит в себе все величины, известные до опыта, и поэтому позволяет прогнозировать оптимальные скорости резания до постановки опытов»

Если принять во внимание, что величины а₁ , b₁ и b являются функциями глубины резания t, подачи s, геометрических параметров λ, φ, φ₁ и r, а оптимальная температура θ₀ функцией свойств обрабатываемого и инструментального материалов, то формула (202) учитывает влияние на скорость резания v₀ более 20 различных факторов.

Числовой пример. Требуется сравнить обрабатываемость (уровни скоростей резания) нескольких различных сталей и сплавов при следующих постоянных данных: k=3,4; t=2-10^-3 м; s=0,2-10^-3 м; γ=10°; α=10⁰; φ=45°; φ₁=45°; r=l-10^-3 м; p₁=0,01*10^-3 м; β=1,22 рад; ε=1,57 рад.

При этик данных формула оптимальной скорости     принимает вид

 (203)

Формула (203) показывает, что при рассмотрении конкретной пары резец — деталь обрабатываемость определяется значением оптимальной температуры, а также физико-механическими свойствами обрабатываемого и инструментального материалов.

Таблица    8

Оптимальные скорости резания сталей и сплавов