Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

прогревается насквозь при больших скоростях резания и поэтому деформация ее облегчается. Положение может усложниться, когда при обработке некоторых металлов, например закаленной стали, в зоне резания успеют произойти структурные изменения (из мартенсита в аустенит), что может повысить нагрузку.

Во всяком случае при малой скорости резания v < 50 м/мин пренебрегают ее влиянием на силы резания и лишь при более высоком значении v для приближенных расчетов рекомендуется

учитывать поправочный коэффициент kv =

При расчете на прочность режущего инструмента, работа­ ющего с весьма высокой скоростью резания, эта поправка может привести к ошибке, если не учитывать динамического воздействия повышенной скорости на инструмент и на физико-механические свойства обрабатываемого материала в зоне резания.

явление.

32. В Л И Я Н И Е СМАЭЭЧНО - ОХЛАЖДАЮЩИХ

СРЕДСТВ НА СИЛЫ Р Е З А Н И Я

Как известно, работа в процессе резания затрачивается в основ­ ном на упругую и пластическую деформацию и на преодоление трения между резцом, стружкой и обрабатываемым материалом. Роль трения в процессе резания достаточно велика. Некоторые исследователи считают, что при обработке стали на трение стружки по передней поверхности резца может быть затрачено приблизительно 35% работы, а на трение по задней поверхности — 5——15%. О существенном значении трения при работе некоторых инструментов свидетельствует и тот факт, что при обильном охлаждении инструмента хорошо смазывающей жидкостью уда­ валось понизить нагрузку на 30% и даже больше (до 45% у мет­ чика).

Но роль смазки не ограничивается снижением трения. Умень­ шение нагрузки на резец при применении смазки можно объяс­

и И. В. Гребенщиковым предложены физико-химические методы облегчения разнообразных производственных процессов (разру­ шения горных пород, резания металлов, полирования поверх­ ностей и т. д.). Дело в том, что поверхность любого твердого тела, как бы она ни была тщательно обработана, имеет мельчайшие микротрещины, на которые частицы жидкости оказывают раскли­ нивающее действие. Это так называемое диспергирование, т. е. разрушение, начинающееся с поверхности, может быть усилено присадками к жидкости некоторых поверхностно-активных в е :

143

ществ (жирных кислот, серы). При этом замечается также уско­ рение пластического течения; здесь имеет место своеобразная внутренняя смазка по возникающим в металле плоскостям сколь­ жения. В результате значительно облегчается процесс резания.

Поэтому понятно то большое внимание, которое уделяется выбору смазочно-охлаждающей среды и технике смазки. Пра­ вильно выбранная и эффективно примененная смазка — охлаж­ дение не только сокращает расход энергии, но и предохраняет инструмент от преждевременного затупления и улучшает качество обработанной поверхности. Чем выше смазывающая способность жидкости, тем заметнее уменьшалась сила резания. Например, при обработке стали с малой скоростью резания (v < 40 м/мин) сила резания Pz уменьшается на 12—15% при охлаждении мине­ ральным маслом и на 20—25% при применении растительных масел.

и соответствующим снижением силы Рг заметно увеличивается сила Ру, нормальная к обработанной поверхности. В результате увеличивается остаточное поверхностное напряжение сжатия, что способствует улучшению прочности обработанной детали. Эффект повышается при отрицательных передних углах инстру­ мента (—у) и значительном закруглении режущей кромки.

Нетрудно предвидеть, что степень изменения нагрузки должна зависеть не только от рода охлаждающей жидкости, но и от обра­ батываемого материала, толщины среза, угла и скорости резания. С применением смазочно-охлаждающих жидкостей сила резания должна уменьшаться тем заметнее, чем пластичнее обрабатывае­ мый материал, так как в этом случае растет относительная вели­ чина силы трения стружки по резцу и, следовательно, эффект смазки должен быть выше. Например, исследования [48] пока­ зали снижение нагрузки на резец на 30—60% при обработке меди с охлаждением смесью из 85% керосина и 15% белого ва­ зелина.

Действие смазки усиливается при малой толщине среза, так как смазка в этом случае меньше выдавливается стружкой, а также с увеличением угла резания, поскольку при этом увели­ чивается относительная величина силы Ру и, следовательно, эффект смазки должен быть выше. По этой причине действие смазки возрастает при малых скоростях резания.

Труды советских ученых подтверждают изложенные выводы. Некоторые исследователи не рекомендуют применять смазку— охлаждение при скоростях резания, когда стружка накаляется докрасна и становится пластичной, так как охлаждение препят­ ствует смягчению стружки. Так, опыты автора показали, что при обработке стали 10 с высокими скоростями резания твердосплав­ ным резцом Т30К4 и охлаждением эмульсией сила резания Рг была несколько выше, чем при работе всухую. Однако все же

144

практика подтверждает целесообразность охлаждения и при скоростном резании; в этом случае инструмент работает спокой­ нее, повышаются точность обработки и чистота обработанной поверхности. К тому же стружка становится более хрупкой, ломкой, что облегчает ее отвод. Правда, тогда требуется обильное охлаждение, чтобы сильная струя жидкости постоянно омывала и стружку и резец; иначе раскаленный твердосплавный резец, временами освобождающийся от стружки, подвергается внезап­ ному воздействию жидкости, и в твердосплавном инструменте появляются трещины.

33.В Л И Я Н И Е ФОРМЫ И М А Т Е Р И А Л А

РЕЗЦ А НА СИЛЫ Р Е З А Н И Я

В зависимости от требований технологического процесса не­ редко на практике применяются резцы, разнообразные по контуру и форме передней поверхности. Например, резцы с криволиней­ ной режущей кромкой несколько повышают нагрузку, но зато дают более чистую обработанную поверхность. Резцы с выточкой по передней поверхности работают легче, так как фактический

угол резания у них меньше, и наоборот, несколько большую нагрузку иногда имеют резцы со стружкодробильными порожками.

Само собой разумеется, что силы резания будут увеличиваться по мере затупления резца, ибо при этом повышается напряженное состояние в зоне резания и трение резца по обрабатываемому материалу. Если измерять степень затупления резца шириной

145

При обработке металлов резцами из различных материалов силы резания должны изменяться в той степени, в какой изме­ няются силы трения между обрабатываемым материалом и инстру­ ментом. По данным автора, при обработке стали 40Н при одних и тех же условиях силы резания были минимальными у минералокерамических резцов Т48, более высокими у твердосплавных Т5К10 и максимальными у быстрорежущих резцов Р18 (рис. 78). Усадка стружки, снятой аналогичными резцами, изменялась в таком же порядке. Очевидно, здесь сказывается известное поло­ жение о снижении силы трения по мере уменьшения химического сродства между материалами трущихся пар. К этому надо доба­

цессе резания в результате воздействия и других обстоятельств. Например, при работе отрезными резцами по мере углубления резца в металл и приближения его к оси изделия затрудняется отвод стружки и значительно повышается нагрузка, особенно при работе с большими подачами (рис. 79), когда в большей степени увеличиваются силы трения между инструментом, стружкой

иповерхностями резания.

Вобщем случае нагрузку инструмента можно заметно облег­

Согласно этому уравнению сопротивление сдвигу и, следова­ тельно, сила резания должна возрастать и тем более, чем выше значение угла г\. Однако опыт показывает обратный результат: сила резания уменьшается на величину, равную многократному

146

углах т) возникает своеобразная неустойчивость процесса и стружка приобретает гофрированный вид (рис. 80, б). По-видимому изги­ бающий момент в зоне резания настолько увеличивается даже

Рис. 80. Силы, действующие на стружку

при малых нагрузках, что образуется пластический шарнир и стружка загибается вверх. Вероятно помогает и то обстоятельство, что согласно формуле (116) при большом угле т] значительно повы­

Сила Q должна способствовать развитию опережающей тре­ щины в благоприятном направлении.

В приведенной формуле все факторы являются взаимозависи­ мыми величинами, и поэтому ее также невозможно использовать

147