Расчет нормативов допустимых сбросов в системе резания в условиях попутного тангенциального точения, страница 2

Интересно отметить, что предел текучести упрочненного материала возрастает на  величину от 43 МПа в начале цикла «резание» до 75 МПа в конце, что и вызывает увеличение касательных напряжений в УПС.

В зоне вторичных деформаций на передней поверхности также наблюдаются пластические деформации, хотя и значительно меньшей величины, вызванные перемещением стружки по передней поверхности, что соответствует современным представлениям в области резания металлов.  Однако их распределение значительно отличается от общепринятых и, следовательно, требуется дополнительное совершенствование вычислительной процедуры. Однако даже уже полученные результаты позволяют оценить распределения эквивалентных напряжений в РЧИ. Как видно наиболее нагруженной является передняя поверхность инструмента. В рассматриваемом случае максимальные напряжения достигают 900 МПа (сжимающие), что для сплава ВК8 не является критической величиной, и, следовательно, не может вызвать его разрушение. Однако при обработке стали с более высокими величинами предела текучести вероятно инструмент будет более нагружен, что проявится в изменении поля эквивалентных напряжений.

1.2  Расчет температурных полей

Рассмотрим изменение ТС в системе резания в течении цикла «резание»  на примере случая обработки стали ШХ15 инструментом с неперетачиваемой твердосплавной пластиной ВК8.

Теплофизические и механические свойства обрабатываемого и инструментального материалов приведены в таблицах Д.1 и Д.3. Размеры заготовки представлены на рисунке 5.2. Режим обработки: частота вращения шпинделя  об/мин, что соответствует скорости резания м/с; подача мм/об; величина снимаемого припуска мм. Геометрия инструмента: °; °; °. Обработка выполнялась без применения СОТС.

Экспериментально определены силы резания  и , а также коэффициент укорочения стружки. Законы изменения сил резания за цикл обработки описаны полиномом 6 степени, а коэффициента укорочения стружки - 4 степени. Коэффициенты этих полиномов приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Коэффициенты интерполяционного полинома

Величина
, H	-47.24	1612.0	-1016.0	289.4	-42.01	2.974	0.0813
, H	-1.713	1633.0	-1192.0	396.7	-68.71	5.987	-0.2079
	2.265	-1.038	0.4453	-0.0697	0.0042	-	-

При заданных условиях обработки время одного оборота составляет 0,060 с, цикл обработки – 8,3 оборота, а полное время цикла 0,5 с.

КЭ модель инструмента состоит из 522 узлов и 474 элементов. Максимальное число узлов и КЭ заготовки соответственно равно 558 и 483 для КЭ модели в конце первого оборота. Расчет температурного поля был выполнен в течение цикла обработки с шагом интегрирования 0,0002 (подобран методом проб и ошибок), что потребовало 2500 шагов (по 20 с на 1 шаг; т.е. всего 13.8 часов машинного времени работы ЭВМ c процессором IDT-C6 200).

На рисунке 6.8  приведены результаты расчета температурных полей,  а в таблице 6.4 изменение максимальных и средних температур в системе резания в течение цикла «резание». Хорошо видно, что  температура резания изменяется с изменением толщины среза, т.е. с увеличением толщины среза увеличивается и температура. Сравнение полученного закона изменения температуры резания с результатами расчета методом источников (рисунок 6.7) показывает довольно неплохое совпадение результатов, из чего можно сделать вывод о работоспособности методики.

Интересно отметить, что влияние источников теплоты изменяется в течение цикла обработки, что, по-видимому, вызвано трансформацией углов. Так увеличение заднего угла в течение цикла обработки приводит к смещению максимума контактной температуры с задней поверхности на примерно середину передней поверхности.

Таблица 6.4 - Изменение максимальной контактной температуры и температуры резания в течение цикла резание

t, с	n, об	qmax, °C	qср, °C
0	0	20	20
0,009	0,15	242	145
0,012	0,2	297	250
0,03	0,5	728	415
0,06	1	820	629
0,09	1,5	968	700
0,12	2	981	757
0,18	3	930	733
0,24	4	820	740
0,3	5	765	626
0,36	6	539	420
0,42	7	370	313
0,48	8	195	180