Исследование процесса резания коррозионно-стойкой стали инструментом с укороченной передней поверхностью

7 Научно-исследовательская часть

Исследование процесса резания коррозионно-стойкой стали инструментом с укороченной передней поверхностью

   Представлены результаты исследования влияния укорочения передней поверхно­сти резца на размеры и форму нароста, угол схода стружки, условный угол сдвига, ко­эффициент усадки стружки, составляющие силы резания, удельную работу деформа­ции и энергозатраты на превращение срезаемого слоя в стружку.

   Инструменты с укороченной пе­редней поверхностью, обладающие в некоторых случаях рядом эксплуа­тационных преимуществ, давно привлекают внимание исследовате­лей. Изучение последствий укороче­ния передней поверхности интерес­но и в теоретическом аспекте, так как позволяет уточнить существую­щие представления о форме и раз­мерах нароста и связи между интен­сивностью деформирования срезае­мого слоя и трением на передней поверхности.

Рисунок 8.1

   В исследовании устанавливали влияние ширины С_Х передней по­верхности резца, скорости V резания и переднего угла  на размеры и фор­му нароста (рис.8.1): высоту Н, ши­рину С_Н основания, радиус  скругления вершины, передний угол , расстояние , на которое нарост све­шивается за лезвие резца. Выясня­ли, как укорочение передней по­верхности влияет на угол  схода стружки, коэффициент К_L усадки стружки, условный угол  сдвига, относительный сдвиг , составляю­щие Р_г и Р_х силы резания, средние нормальные  и касательные  контактные напряжения на перед­ней поверхности, удельные работы деформации е_Д и трения е_Т.П на перед­ней поверхности.           Указанные зависи­мости были получены при свободном поперечном точении без СОЖ образ­цов из стали 1Х12Н2ВМФ с =1100 МПа,  =900 МПа,  =12 %,  = 50 %,  А_Н =7•10 ⁵ Дж/м². Резец из твердого сплава Т5К10 имел задний угол  =10° и угол на­клона главного лезвия =0. Перед­ний угол  был равен нулю, кроме опытов, в которых изучали его влия­ние на характеристики процесса резания. Укороченную переднюю по­верхность шириной С_Х, изменяю­щейся в пределах от полной ширины площадки контакта стружки с резцом до 0,1 мм, получали последователь­ным вышлифовыванием на ней ус­тупа глубиной 0,5 мм. Точение про­водили с постоянными толщиной а =0,15 мм и шириной b =3 мм срезаемого слоя. Для каждой шири­ны С_Х и измененных условий реза­ния динамометром УДМ-600 изме­ряли главную составляющую Р_Z си­лы резания, силу Р_X подачи и коэффициент усадки стружки, а с помощью устройства для фиксации зоны резания получали корни стружек. Размеры нароста, радиус его скругления и передний угол, угол схода стружки, условный угол сдвига измеряли на микрофотогра­фиях нормального к лезвию сечения корней стружек с увеличением в 100-150 раз. Всего было получено и обработано 40 микрофотографий.

Рисунок 8.2

   На рис.8.2 показано влияние уко­рочения передней поверхности на размеры и форму нароста при V =10 м/мин. Сокращение ширины С_X вначале не сказывается на умень­шении высоты Н нароста, хотя ши­рина С_н его подошвы, равная шири­не С_х передней поверхности, умень­шается. Это не подтверждает сложившееся представление о том, что между протяженностью подош­вы и высотой нароста всегда имеется однозначная прямая зависимость. Только при С_х < 0,6 мм дальнейшее укорочение передней поверхности приводит к значительному умень­шению высоты нароста (с 0,4 до 0,042 мм). Уменьшение высоты на­роста сопровождается уменьшением расстояния  ,   на   которое   нарост свешивается относительно лезвия, и увеличением радиуса  скругления вершины нароста. Одновременно с этим увеличивается участок np (см. рис.8.1), на котором вершина на­роста представляет собой одно целое со срезаемым слоем. Нарост стано­вится менее стабильным по форме и при работе резца его вершинная часть чаще разрушается. Таким образом, можно утверждать, что при увеличе­нии ширины подошвы нароста и его высоты нарост заостряется и все больше формируется как самостоя­тельное клиновидное тело, берущее на себя функции режущего элемента.

   Необходимо отметить, что по мере увеличения радиуса скругле­ния вершины нароста и дуги, в пре­делах которой нельзя установить четкой границы между наростом и срезаемым слоем, уменьшается оп­ределенность в понимании того, что считать передним углом  на­роста. Поэтому его определяли по­ложением плоскости, касательной к сформировавшейся поверхности нароста, полностью отделенной от срезаемого слоя.

   При таком определении передне­го угла нароста закономерность из­менения его значения в зависимости от укорочения передней поверхности обратна изменению высоты нароста. Для значений С_х, при которых высота нароста уменьшается, передний угол нароста увеличивается.

   При любой ширине С_х передней поверхности резца образовавшаяся стружка не касалась передней по­верхности нароста, а отделялась от нароста в том месте, где нарушалась его связь со срезаемым слоем. Следо­вательно, угол  схода стружки не ра­вен переднему углу  нароста, а все­гда меньше его и всегда возрастает при уменьшении ширины С_х. Раз­ность углов и  в среднем колеб­лется в пределах от 2 до 4°.

   Влияние укорочения передней поверхности на составляющие Р_Z и Р_х силы резания, коэффициент усадки стружки и условный угол сдвига при V=10 м/мин рассмотре­но на рис.8.3. Уменьшение ширины передней поверхности до 0,6 мм мало влияет как на изменение степени де­формации срезаемого слоя, так и на составляющие силы резания. При дальнейшем укорочении передней по­верхности условный угол  сдвига воз­растает, а значения коэффициента К_L усадки стружки и сил Р_г и Р_х уменьша­ются, что совпадает с результатами экспериментов, проведенных при зна­чительно больших значениях С_х.

Рисунок 8.3

   Таким образом, из сравнения рис.8.2 и 8.3 видно, что укорочение передней поверхности на деформационные и силовые показатели процесса резания влияет в той мере, в какой это укоро­чение изменяет передний угол нарос­та и соответствующее этому углу на­правление схода стружки.