Файл: Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 108

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

Коэффициенты для вычисления напряжений

в режущей части инструмента

 

Т а б л и ц а 5.1

 

 

 

 

 

 

 

Резание стали 20Х

быстрорежущим резцом в воде

 

со скоростью ѵ = 0 ,7 м / м и н

(0 ,0 1 1 6 6 м/сек)

 

 

У с л о в и я р е з а и н Я

 

3 н а ч e и и e

1

 

Коэффициентов

 

C/l+2

V' ß- аМ ’ (l

Мо

с

п

а

Öfl

4»

 

 

C2

bn

dn

—79,825456

у = 0 '

0,31

0,11

0,8

0,02

 

 

 

 

 

215,31262

—358,93708

—244,4970S

ß=82

0,31

0,25

0,83

0,05

—30,253681

0,60543681

 

—28,146316

8,4572815

74,772046

—75,677911

—3,5006748

—50,854866

а и-=1І6.-8кГ/мм2

0,33

0,46

0,986

0,1

 

36,432830

— 19,498461

5,9211842

— 17,647070

(1145 Мн/м2)

0,32

0,7

1,495

0,2

 

 

 

 

 

15,230765

— 1,3095373

7,5991095

—7,4472390

|io=0.15

0,34

0,9

1, S62

0,3

 

 

 

 

 

7,1651208

0,30113187

5,6925228

—3,0408981

у=10

0,36

0,082

1,082

0,02

 

 

 

 

 

693,79735

—669,57106

40,502910

—697,44076

ß=72"

0,35

0,18

1,082

0,05

— 18,059473

— 10,684215

 

—33,509355

4,1324297

162,04907

— 107,80841

23,730742

— 116,47400

'т1( = 100кГ/ммг

0,33

0,36

1,273

0,1

 

50,105216

—9,4594466

17,246931

—22,105909

(980 Мн/м2)

0,32

0,6

1,7

0.2

 

 

 

 

 

17,043853

4,8845461

11,011282

—4,4325758

цо= 0 ,2

0,32

0.75

2,03

0,3

 

 

 

 

 

8,3563479

4,3467810

7,7003869

—0,8252308

у=20

0,36

0,068

2,0

0,02

 

 

 

 

3687,8763

—471,75420

3264,8053

— 1710,3260

ß =62

0,36

0,14

2,12

0,05

1,0825730

—26,061342

 

—38,381002

—2,4621033

553,14111

77,120262

527,95766

— 139,74815

оЛ1=78 кГ/мм2

0,36

0,3

2,25

0,1

 

65,194277

39,867853

70,401776

4,3495046

(640 Мн/м2)

0,36

0,5

3,33

0,2

 

 

 

 

 

15,432713

18,823148

14,029669

15,217249

Р0=0,25

0,36

0,65

0,09

0,3

 

 

 

 

 

—5,4727997

10,883789

—3,2251163

11,335314

ID I

191

Рис. 5.14. Распределение эквивалентных напряжений в контактной зоне режущей части инструмента из быстро­ режущей стали Р18 при свободном точении стали 20Х.

j

_

(Ѵ =

20°; Р = 62°;

а = 0,3 ■

10-Зм)

 

0=20°;

2 — Ѳ =30°;

3 — 0=40°;

4 — 0 = 50°;

5 — 0=60 °;

6 — 0 = 70°;

7 — 0 = 80°;

8 — 0 = 82°.

Для упрощения расчета главных напряжений автором были выведены следующие формулы:

~ г СТѳ =

2 [(6o-)-do0 ) J (и-;- l)rn(b„ cos пѲф d:l sin/гѲ].

(5.54)

—

■

gri- =

(— Л))'2(a., cos 2Ѳ•L c., sin 2Ѳ)

-

 

 

2

„+2l)/'[/z(ö„ cos/гѲ j-d,, sin/гѲ)-(-

)]

(5.55)

 

 

) (ö

cos(/j-!- )

-i-c„., j sin(n-i-

)

 

 

 

2 0

 

2 0

 

 

502

На'рис. 5.12, 5.13, 5.14 видно, что эквивалентные напряжения в’'основном возрастают по мере удаления от режущей кромки и достигают максимального значения в конце ширины контакта.

Рис. 5.15. Распределение главных

напряжений

щ , сг2 в

режущей части инструмента из быстрорежущей стали Р18

при свободном точении

стали 20Х.

 

Т=0°;

ß=82°; а = 0 ,3 • 10~3м

5 — Ѳ =40о;

1—Ѳ =0°; 2—Ѳ = 10°;

3 — Ѳ =20°;

4 — Ѳ-=30°;

6 — Ѳ =50°; 7— Ѳ =60°; 8—Ѳ=70°;

9—Ѳ =80°;

10— Ѳ =82°.

Расчет может быть полным только тогда, когда рассчитываются напряжения в контактной зоне и за ее пределами. На рис. 5.15, 5.16 дано изменение главных напряжений в режущей части инс­ трумента (в контактной зоне и за ее пределами) в зависимости от г и Ѳ. Напряжения за пределами контактной зоны рассчитаны по формуле (5.50). Исходные данные такие же, как и для рис. 5.12,

5.13

и 5.14.

5.15 и 5.16

видим, что:

 

 

Из рис.

 

 

 

1.

В

контактной зоне режущей части инструмента напряжения

сжимающие

{0\_>a^as).

При этом напряжения о

3

примерно в се­

 

 

редине ширины контакта имеют минимум по алгебраической ве­ личине и далее возрастают к концу ширины контакта. По абсо­ лютной величине напряжения о, наибольшие на передней поверх­ ности, а на задней поверхности п ,= 0 . Напряжения ст3 алгебраичес-

13. А. И. Бетанели

193

Рис.

5.16. Распределение главных напряжений ая в режущей

части

инструмента из быстрорежущей стали Р18

прп свобод­

 

 

ном точении стали 20Х.

 

1 — 0 = 0 °;

у = 0 с;

ß=82°; а = 0,3-10-» м

 

2 — 0 = 1 0 °;

3 — 0=20 °;

4 — 0=30°; 5—0 = 4 0 °;

6 — 0=50 °;

7 — 0 = 60°;

8— 0=70 °;

9—0=80 °;

10 — 0 = 8 2 °.

ки возрастают по мере удаления от кромки. По абсолютной вели­ чине напряжения о3 наибольшие на задней поверхности, а на пе­ редней поверхности наименьшие.

2.Напряжения а2 в конце ширины контакта, выше нейтраль­

ной линии, переходят в растягивающие напряжения

имеют

5

=o3), которые возрастают

по мере удаления от кромки,

максимум на расстоянии

r = k 0c

и далее уменьшаются.

 

 

На рис. 5.17 показано распределение главных напряжений

и сг2 на передней поверхности при разных толщинах среза.

макси­

 

Как видно из рис. 5.17,

с увеличением толщины среза

мальная величина наибольшего главного напряжения (гх возраста­ ет. При увеличении толщины среза с 0,1 до 0,3, т. е. в 3 раза, мак­ симальная величина наибольшего главного напряжения возрас­ тает в .1,54 раза.

На рис. 5.18 дана зависимость максимальной

величины

а

наи­

большего главного напряжения о-! тож от толщины среза

 

при

разных передних углах и углах заострения.

 

 

 

 

На

рис. 5.18 видно, что:

тах

возрастает.

1. С

увеличением толщины среза величина сгх

 

194

2. Зависимость оу mnx от а в данном диапазоне изменения тол­ щины среза имеет примерно линейный характер.

.Р и с. 5.17. Распределение главных напряжении сц и аг на передней поверх ности инструмента из быстрорежущей стали Р18 при свободном точении стали 20Х.

1

_

а=0,2 • 1СГ(Ѳ = Ѵ = 0 °); 7=0°; ß=82°.

 

3м;

2 —

а=0,2 • 10 ~3м; 3 — п=0,3 ■І0“3м.

 

 

 

 

Для инструмента с данной формой режущей части прямая име­ ет определенный наклон. С увеличением переднего угла и умень­

шением угла

заострения крутизна прямой возрастает.

Если для

у = 0 о, ß=82J

прямая является сравнительно пологой,

то для

у =

 

=30°, ß=523 прямая достаточно крутая.

Особый интерес представляет исследование закономерностей распределения напряжений в режущей части инструмента в ши­ роком диапазоне изменения толщин среза, включая предельные толщины среза. Для этого были проведены специальные исследо­ вания при свободном точении жаропрочного сплава ХН60В (ЭИ867) резцом, оснащенным твердым сплавом ВК8. Все вычисления нап­ ряжений в контактной зоне проведены при помощи электронной цифровой вычислительной машины «Арагац».

Радиальные, тангенциальные, касательные н главные напря­ жения в контактной зоне вычислялись по формулам (5.12а), (5.13а),

(5.27), (5.28), (5.29). Коэффициенты в формулах (5.27), (5.28), (5.29)

195

Рис. 5.18.

Зависимость

сг1мах от

толщины среза а при

 

свободном точении стали 20Х инструментом

из быстро­

 

1 — у=30°;

режущей стали

Р18.

3 — у = 1 0 °;

 

ß=52°; 2 — у=20°;

ß=62°;

 

 

 

ß=72°;

4 — у = 0 °;

ß=82°.

 

(5.32) при

 

определялись решением систем уравнений (5.31),

т —1.

Величины

ам, с,

р,с, р0> л

использовались при

решении систем

 

уравнений (5.31), (5.32) и приведены в таблицах 3.7 и 3.8. Расчет напряжений за пределами контактной зоны производился по фор­

муле

(5.50).

Коэффициент

kQ

был определен по формуле (5.51).

Для

ВК8 — ff*—-0,5 • (т„зг =736 Мн/м2 (75 кГ/мм2).

k0

от угла

На рис.

5.19, 5.20 даны зависимости коэффициента

 

заострения

и переднего угла.

 

 

 

Как видно из рис. 5.19 и 5.20, для данной пары инструменталь­

ного и обрабатываемого материаловІг, 0при увеличении угла

заос­

трения от 52° до 90°, коэффициент

уменьшается

от 4,52

до

1,4

и, наоборот, при увеличении

переднего угла о т —

10° до 30°,

ко­

эффициент возрастает от 1,4

до 4.52.

Следовательно, форма

режу-

196

Смотрите также файлы