Файл: Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
может возрастать от кромки к концу ширины контакта и наобо рот, а Т р В отдельных случаях может не иметь ярко выраженного горизонтального участка [31, 32].
Рассмотрим влияние переднего угла и толщины среза на кон тактные касательные напряжения.
На основании поляризационно-оптических исследовании X . Чандрашекаран [155] установил, что передний угол оказывает су щественное влияние на контактные касательные напряжения. При этом величины напряжений на горизонтальном участке возраста ют пропорционально переднему углу.
Для определения влияния толщины среза было проведено спе циальное поляризационно-оптическое исследование [84]. На рис. 3.24
6м,
Рис. |
3.1/. |
(./ |
Изменение величин |
Рис. 3.18. Изменение величин |
|||||
ад,, |
т |
р, |
на передней по |
Од,, т |
F, |
(.1 |
на передней поверх |
||
верхности. |
|
Свободное точение |
ности. Свободное точение стали |
||||||
стали |
20Х |
резцом из быстро |
20Х резцом из быстрорежущей |
||||||
у |
|
режущей стали Р18. |
у=20°; |
стали Р18. |
|||||
|
= 10°;.Р = |
72°; 0=0,01166 м/сек |
ß=62°; о = 0 ,01166 м/сек |
||||||
|
(0,7 м/мин); с = 0 ,3 10-Зм. |
(0,7 м/мин); а=0,2>Ю -3м |
138
приведены результаты опытов. Обозначения эксперименталь ных точек такие же, как и на рис/3.13. Кривые контактных каса тельных напряжений имеют примерно горизонтальный участок, параллельный оси абсцисс, приблизительно соответствующий по ловине ширины контакта стружки с передней поверхностью.
Рис: '3.19-. Изменение |
величин |
Рис; 3.20. 'Изменение зыхичігн |
|||||||||
aNi Ир,- |
|х |
на передней по |
од,, т |
р, |
(.1 |
на |
передней , по--., |
||||
верхности. |
Свободное |
точение |
верхности. Свободное, точентье |
||||||||
стали 20Х |
резцом |
из быстро |
жаропрочного |
сплава |
|
ХНірОВ, |
|||||
у =режущей |
стали Р18. |
(ЭИ867) |
твердым сплавом В :К 8 ,. |
||||||||
2 0 °; |
ß=62°; |
£-=0,01166 |
Г==— 10°; ß=90°; о =0,0250 |
||||||||
м/сек |
(0,7 м/мин) |
а = |
м/сек |
(1,5 м/мин); |
1 |
аіір— " |
|||||
= 0 ,3 • 10_3м. |
|
|
|
=0,64 •10_3м. |
|
|
В заключение необходимо отметить следующее: возникает воп рос в отношении того/ что некоторые эпюры, полученные поляри зационно-оптическим методом (рис. 3.10, 3.11, 3.12), отличаются от эпюр, полученных разрезным резцом при резании сталей, Чу гунов и ' цветных металлов.
Д . Т. Васильев1[37], В. Ф. Бобров [31, 32] и др. получили эпю ры, вогнутые относительно передней поверхности, а на рис. 3.10, 3.11, 3.12 эпюры — выпуклые. Получение выпуклых эпюр не 'яв-
Т39
6 n, ^f |
Л |
Рис. 3.21. |
Изменение ветчин |
Рис. 3.22. Изменение величин |
||||||||
r F, |
j |
|
на передн и по |
Од,, |
Гр, |
р |
на передней по |
|||
.1 |
Свободное |
точение |
|
|
Свободное |
точение |
||||
верхности. |
|
верхности. |
|
|||||||
жаропрочного сплава |
ХН 60В |
жаропрочного |
сплава |
ХН60В |
||||||
(ЭИ867) твердым сплавом ВК8. |
(ЭИ867) твердым сплавом ВК8. |
|||||||||
у = 10°; |
ß=70°; d= 0,025 м/сек |
7=20°; ß=64°; о=0,025 м/сек |
||||||||
(1,5 м/мин); пЛр=0,56-10-3м |
(1,5 |
м/мин); |
ö„p=0,46 ■ Ю-Зм. |
ляется специфической особенностью резания свинца или погреш ностью поляризационно-оптического метода. Так например, в ре зультате поляризационно-оптических исследований В. Каттвинкель [163], Г. С. Андреев и В . М. Заварцева [7], М. Ф. Полетика и М. X . Утешев [104] получили эпюры, вогнутые относительно пе редней поверхности. В данной работе на основании поляризацион но-оптических исследований на рис. 3.13 приведены эпюры, вог
нутые относительно передней поверхности. Следовательно, |
как |
||||
уже отмечалось, на характер эпюр |
оказывают |
влияние |
|
толщина |
|
среза и передний угол. |
3.6 и 3.9 |
при у = —5° и |
у = |
||
Как видно из таблицы 3.2 и рис. |
|||||
= — 10°, эпюры являются вогнутыми относительно передней |
по |
||||
верхности и соответственно показатели степени параболы |
п- |
=0,3 |
|||
и /г=0,5 (т. е. п<1). Далее с увеличением у эпюра становится |
вы |
||||
пуклой. Т^к, при у=0° показатель степени п = 1,05 и эпюра |
ста |
||||
новится треугольной, а при у =20° |
показатель |
степени |
/7=3,3 и |
140
эпюра уже |
выпуклая. На рис. |
C7n |
) |
0 |
|||||
3.13 видно, что с увеличением |
|
м 2 |
|||||||
толщины среза вогнутость эпюры |
Мн/ |
|
|||||||
к передней |
поверхности |
умень |
1000 |
|
|||||
шается и, соответственно, |
вели |
|
|||||||
800 |
|
||||||||
чина показателя степени возрас |
|
||||||||
тает. |
|
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4DQ. |
|
|
Рис. |
3.23. Изменение |
велении |
200 |
|
|||||
a N, |
Тр, |
J.I на |
передней |
по |
|
|
|
||
верхности. |
Свободное |
точение |
|
|
|
||||
жаропрочного сплава |
ХН60В |
|
|
|
|||||
(ЭИ867) твердым сплавом ВК8. |
|
|
|
||||||
Т=3(Г; ß—52°; |
о=0,25 м/сек |
|
|
|
|||||
(1,5 |
м/мнн); |
|
0,32 ■ 10~3м. |
|
|
|
|||
|
|
|
апр~— |
|
|
|
|
|
Что же касается резания сталей и жаропрочных сплавов быст рорежущими и твердосплавными^резцами, то из таблиц 3.3, 3.4 и 3.7 видно, что в зависимости от переднего угла и толщины среза показатель степени п меняется в сильной степени и эпюра в зави симости от этого может быть вогнутой к передней поверхности или выпуклой. Например, на рис. 3.20 эпюра вогнутая, а на рис. 3.21 еыпѵклая.
вдоль ширины контакта в зависимости от толщины среза.
Перейдем к рассмотрению эпюр, полученных методом разрез ного резца. Разрезной резец изготовляется обычно из быстроре жущей стали, для которой предельная толщина среза, вызываю щая скалывание, достаточно большая, порядка 3,5ч-4,0 • 10~3 м. Опыты обычно проводятся при толщинах среза значительно мень ших, чем предельная толщина среза. Например, в работах [31, 32] эпюры получены при толщине среза 0,33 • 10'3 м. Поэтому эпю ры получаются вогнутыми относительно передней поверхности. Надо полагать, что если бы были проведены опыты по резанию сталей, чугунов п цветных металлов разрезным резцом при тол щинах среза близких по величине к предельной толщине среза, то эпюры получились бы выпуклыми.
В отношении изменения коэффициента трения по ширине кон такта необходимо отметить следующее. Линейность зависимости р=/(|і), выражаемая формулой (3.36), является допущением. Это допущение приемлемо постольку, поскольку основанные на этом допущении расчеты напряженного состояния в контактной зоне, приведенные в главе V , имеют экспериментальное подтверждение. Как известно, допущение, упрощающее исходное положение, мо жет быть принято за основу, если конечный результат является правильным, экспериментально подтвержденным.
В общем случае по мере удаления от кромки коэффициент тре ния может не только увеличиваться, но и уменьшаться. На рис. 3.25 дана зависимость р=/(г), рассчитанная автором по формуле
по экспериментальным данным В. Ф. Боброва [31, 32]. На
рис. 3.25 видно, что кривые изменения коэффициента трения вдоль ширины контакта для стали 40, латуни, титана имеют тенденцию снижения по мере удаления от кромки, тогда как кривая для чу гуна повышается. Это подтверждается также данными Ф. И. При муса [174], который показал, что вдоль ширины контакта коэффи циент трения может вначале повышаться, достигать максимума, а затем понижаться.
В обоих случаях, при выпуклых и при вогнутых эпюрах кон тактных нормальных напряжений, при линейном и нелинейном изменении коэффициента трения по ширине контакта, при опре делении о м по формуле (3.8) или (3.34), с точки зрения анализа на пряженного состояния, в контактной зоне получается качественно
142
одинаковый результат, суть которого состоит в следующем: нап ряжения в контактной зоне безопасны с точки зрения хрупкого разрушения (скалывания). С учетом действия сил на заднюю по верхность, суммарная сила определяется так: равнодействующая сил, действующих на заднюю поверхность:
R О—V
и на основании этого
Р - і Л Й Л 5- |
(3.4]) |
Рис. 3.25. Изменение коэффициента трения на передней поверхности. Свободное точение различных материалов разрезным резцом.
у=10°; о=0,1 м/сек (6 м/мин). ,а=0,33-10_3м.
$ 3.3. О ТЕРМ ИЧЕСКОМ НАГРУЖ ЕНИИ РЕЖ УЩ ЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА
Выше указывалось, что временные напряжения первого рода могут возникать в режущей части инструмента вследствие нерав номерного температурного поля. По данным [81, 111, 177] в кон тактной зоне максимальную температуру имеем на передней по верхности в середине ширины контакта. Поэтому при расчете тер мических' ' напряжений необходимо исходить из указанной схемы нагружения.
143