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

при Ѳ„оа- =1273°К яг«14 .

Рис. 5-93. Зависимость коэффициента запаса прочности пт от температу­

б—Ѳ„од=12тЗ"К:

Аналогичная картина наблюдается и для других материалов. Наряду с этим, повышением температуры предварительного подо­ грева увеличивается предельно допустимая температура резания на задней поверхности. Для рассматриваемого случая, при реза­ нии в обычных условиях, предельная температура резания на зад­ ней поверхности равна ПОО’ К- При подогреве на Ѳп0д=12730К она достигает 1600°К. Для решения вопроса о практической це­ лесообразности применения подогрева важно оперировать режи­ мами резания и определить пт при изменении толщины, ширины среза и скорости резания. Опыты показали, что при резании мате­ риалов с предварительным подогревом ширина среза не оказы­ вает влияния на температуру резания, а толщина среза влияет незначительно. Поэтому при предварительном подогреве увеличе­ ние ширины и толщины среза не будет оказывать существенного влияния на температуру резания и, при прочих равных условиях, коэффициент запаса прочности будет возрастать, несмотря на уве­ личение сечения среза [143, 144, 145].

247

Другой результат получается по скорости резания. При пред­ варительном подогреве в зависимости от заданного материала и температуры резания предельно допускаемая скорость резания может возрастать или уменьшаться. Это происходит потому, что с увеличением температуры предварительного подогрева темпера­ тура резания обычно возрастает. Это наглядно видно на рис. 5.94,. где представлены кривые изменения температуры в зависимости от скорости резания для различных температур предварительного подогрева по данным В. В . Цоцхадзе [143].

Исследования показали, что во многих случаях с увеличением: температуры предварительного подогрева предельная скоростьрезания понижается. Когда же с увеличением температуры обра­ батываемый материал резко разупрочняется, возможно повышениепредельной скорости резания (например, высокомарганцовистыестали Г12Л и Г13Л).

В заключение следует отметить, что предварительным подогре­ вом срезаемого слоя для каждой заданной температуры резания достигается увеличение коэффициента запаса пт. Однако при этом допустимая предельная скорость резания во многих случаях по­ нижается. Поэтому для повышения производительности при ре­ зании с подогревом целесообразнее увеличивать ширину и тол-

248

щину среза, поскольку увеличение ширины и толщины среза мало влияет на температуру резания.

Рассмотрим изменение коэффициента запаса по пластической прочности в зависимости от формы инструмента.

Как было показано выше, с увеличением температуры резания п т уменьшается. Поэтому рациональной будет та форма инстру­ мента, которая обеспечивает минимальную температуру резания. Увеличение переднего угла снижает температуру резания. Однако чрезмерное его увеличение так сильно ослабляет режущую часть инструмента, что может вызвать либо хрупкое разрушение, либо пластический изгиб. Удачной формой является режущая часть с двойной передней поверхностью или с поверхностью с переменным передним углом, имеющим переход от отрицательного к положи­ тельному переднему углу [86]. При такой форме происходит рез­ кое изменение направления схода стружки и сокращается длина контакта с передней поверхностью. Давление стружки на перед­ нюю поверхность происходит, главным образом, в области фаски

•с отрицательным углом. Поэтому стружка не касается или ока­ зывает незначительное воздействие на вторую часть передней по­ верхности. Ввиду сокращения площади активного контакта стру­ жки с передней поверхностью уменьшается работа трения и тем­ пература резания понижается; соответственно коэффициент запаса по пластической прочности возрастает. Применение двойной пе­

В качестве одного из характерных примеров можно привести случай обработки стали 40 резцом из быстрорежущей стали Р18 с плоской и двойной передней поверхностью при следующих режи­ мах резания: ъ»= 1,33 м/сек (80 м/мин), s = l • 10_3 м/об (1 мм/об), /= 1,7 • 10~3 м, ср=45°. При обработке резцом с плоской передней поверхностью (у=0°) происходил срез режущей кромки и обра­ ботка становилась невозможной. Достаточно было сделать вык­ ружку на передней поверхности, как ввиду уменьшения темпера­ туры резания коэффициент запаса по пластической прочности уве­ личивался и инструмент был в состоянии срезать стружку.

249

§ 5,9. ОСНОВЫ ИНЖ ЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ХРУПКОЙ ПРОЧНОСТИ

прочности, и опасные точки находятся за пределами контактной зоны на передней поверхности. Поэтому при составлении норма­ тивных материалов по режимам резания нет необходимости расче­ та хрупкой прочности в контактной зоне. Громоздкие вычисле­ ния напряжений в контактной зоне, для упрощения и ускоре­ ния которых неизбежно применение электронно-вычислительных машин, необходимы для теоретических исследований. Это и яв­ ляется важным результатом теоретического исследования, на ос­ новании которого инженерный расчет должен базироваться на оп­

ределении хрупкой прочности только за пределами контакт­ ной зоны.

Таким образом, целью инженерного расчета должно быть опре­ деление условий хрупкой прочности в опасных точках на перед­ ней поверхности за пределами контакта со стружкой.

Вначале рассмотрим расчеты при непрерывном резании, а за­ тем перейдем к прерывистому резанию. Выше было указано, что расчет может быть поверочным или собственно расчетом по опре­ делению предельных толщин среза и форм режущей части инст­ румента. Исходными расчетными формулами являются выражения

данная на рис. 5.18, 5.32, 5.34, 5.35, 5.38, 5.39, 5.40.

При поверочном расчете форма режущей части может быть вы­ брана, исходя из эксплуатационных соображений, например, с точ­ ки зрения износостойкости, удовлетворяющей экономические усло­ вия обработки, а толщина среза — по производительности.

Исследования 3. С. Таварткиладзе, выполненные под руковод­ ством Т. Н . Лоладзе [87], показали, что максимальная площадь обработанной поверхности достигается при средних толщинах сре­ за. Анализ кривых vTa=f(v) показывает, что величина площади обработанной поверхности является функцией скорости и толщи­ ны среза, а подбор оптимальных режимов резания должен произ­ водиться после построения кривых ѵТа=}(а) для различных тол­ щин среза.

250

При поверочном расчете по заданным условиям резания и за­ ранее определенном по формуле (5.51) коэффициенте/е0 определяет­ ся фактический коэффициент запаса. Если величина коэффициента запаса лежит в пределах рекомендуемых допустимых (см. главу II), то данная толщина среза является допустимой. Если факти­ ческий коэффициент запаса меньше рекомендуемого допустимого, то толщина среза должна быть уменьшена и наоборот. Вместе с

(ЭИ867) твердым сплавом ВК8 с о'й=735 Мн/м2 при у=30°; ß=52°;

Р е ш е н и е

По формуле (5.50) определяем, что оц шах=352 Мн/м2. При этом

не оказывает влияния на износостойкость. (Изменение коэффици­ ента запаса во всем диапазоне толщин среза дано на рис. 5.33).

251