Файл: Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 81
Скачиваний: 0
паса по пластической прочности будет находиться на пределе, следовательно, при данных условиях Q занижается.
При резании твердыми сплавами на пониженных скоростях и средних толщинах среза получится низкая производительность, ибо, используя резервы хрупкой прочности, резервы пластичес кой прочности не будут полностью использованы.
При работе абразивным инструментом коэффициент запаса хрупкой прочности является низким, и это вынуждает работать с очень малыми толщинами среза. С другой стороны, коэффици ент запаса по пластической прочности является достаточно боль шим. Естественно, что для использования резервов прочности
этих материалов необходимо работать с высокими скоростями ре зания.
Предварительный подогрев срезаемого слоя дает возможность увеличить предельно допустимые толщины среза, но во многих случаях понижает предельно допустимую по пластической проч ности скорость резания. Поэтому резание с подогревом срезаемого слоя в смысле производительности выгодно применять в том слу
чае, |
если |
произведение |
апр • vnp—Q |
увеличивается по сравнению |
|||
с резанием без подогрева. |
|
достаточной прочности |
инстру |
||||
Важно, отметить, что наличие |
|||||||
мента |
является необходимым, |
но |
недостаточным условием |
эконо |
|||
мически эффективной работы |
инструмента. Инструмент должен" |
||||||
еще |
обладать достаточной износостойкостью, обеспечивающей эко |
||||||
номические |
условия обработки. Интенсивность износа режущегоинс. |
||||||
трумента решающим образом может повлиять на экономические показатели выполняемой операции. Поэтому при выборе инстру ментального материала необходимо исходить из совокупности по
казателей прочности и износостойкости. Примером этого может служить алмаз.
С точки зрения прочностных свойств алмаз является наилучшим но сравнению с корундом и карборундом. Между тем использова ние алмаза для шлифования стали с высокими скоростями менее целесообразно, чем корунда. Это вызвано интенсивным диффузи онным износом алмаза при обработке стали и высокой стоимостью алмаза по сравнению с корундом. Вместе с тем, при обработке
медных сплавов, ввиду инертности алмаза к диффузионному рас творению в этих металлах, его применение весьма эффективно.
Применение алмаза также является эффективным при резании германия, бора, твердых сплавов и др. материалов.
282
Знание прочностных свойств в совокупности с износостойкос тью необходимо для оценки работоспособности и эффективности инструментального материала.
C H A P T E R V I
THE WAYS OF INCREASING DEPENDABILITY OF THE CUTTING TOOL-TIP AND THE BASIS FOR THE RATIONAL APPLICATION OF TOOL MATERIALS
The ways of increasing dependability of the cutting tool-tip by increasing the strength on the basis of the pre-heating of the cutting layer and strengthening of the cutting tool-tip are observed in given
work.
The merits and the useful zone for the effective application of tool materials according to their strength characteristics are also given.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
На основании проведенного теоретического и эксперименталь ного исследования могут быть сделаны следующие основные вы воды:
1. В зависимости от условий резания режущая часть инстру
мента |
может подвергаться |
разрушению |
отрывом или срезом. В |
первом |
случае происходит |
хрупкое, а |
во втором — пластическое |
разрушение. |
что вообще |
в зависимости от условий |
|
Это |
соответствует тому, |
||
нагружения один и тот же материал может разрушаться как хруп ко, так и пластично.
2. При хрупком разрушении режущей части инструмента необ ходимо различать выкрашивание и скалывание. В обоих случаях разрушение является следствием зарождения и развития трещин. Однако каждый из видов разрушения имеет специфические осо бенности.
3. Выкрашивание является устранимым отказом, |
проявляется |
в отделении малых частиц режущей кромки и связано с поверх |
|
ностными дефектами инструментального материала, |
неоднороднос |
тью структуры, остаточными напряжениями и т. д.
Ограничить выкрашивание в значительной мере возможно по
верхностной обработкой (тщательной чистовой заточкой, |
доводкой |
и т. д.), что широко применяется на практике. |
то, что |
Характерной особенностью выкрашивания является |
оно может происходить при малых толщинах среза и сравнитель но мало зависит от формы режущей части. Выкрашивание пред ставляет собой внутриконтактное разрушение.
4. Сколы представляют собой отделение относительно большо го объема режущей части инструмента, превышающего объем кон тактной зоны, и являются неустранимыми отказами. Скалывание
81
происходит при соответствующих предельных толщинах среза и является законтактным разрушением.
При торцовом фрезеровании установлен еще третий промежу точный вид хрупкого разрушения режущей части инструмента — местные (локальные) сколы. Как и выкрашивания, местные сколы являются внутриконтактными видами разрушения. Как правило, они развиваются локально вдоль задней поверхности, не затраги вая всю режущую кромку, и не приводят к окончательному выхо ду инструмента из строя. Поэтому являются в основном устрани мыми отказами.
5.Пластическое разрушение режущей части инструмента проис ходит при соответствующей предельной скорости резания в виде среза тонких слоев режущей части, преимущественно вдоль зад ней поверхности. Относится в основном к неустранимым отка зам, хотя и могут быть случаи, когда разрушение будет устрани мым отказом.
6.Для данной пары инструментального и обрабатываемого ма териалов скалывание режущей части инструмента предопреде ляется формой режущей части (угол заострения ß, передний угол
у, главный угол в плане у) и толщиной среза.
7.При данных инструментальном материале и форме режущей части скалывание предопределяется величиной касательного нап ряжения на условной плоскости сдвига обрабатываемого материа ла тф. Чем больше тф, тем меньше предельная толщина среза и наоборот.
8.При данных обрабатываемом материале и форме режущей части скалывание предопределяется в случае непрерывного реза ния пределом прочности инструментального материала при одно осном растяжении oft, а в случае прерывистого резания пределом
выносливости aw и ударной вязкостью ah. Ввиду того, что «Гц, и «ь связаны с О/, определенными соотношениями, то в качестве ос новной характеристики хрупкой прочности можно принять оь.
До определенных достаточно больших температур предел проч ности можно считать практически неизменным. Ввиду этого мо жно полагать, что данные, полученные при комнатной темпера туре, в первом приближении могут являться характеристиками хрупкой прочности режущей части инструмента при разных ско ростях резания. Этим предел прочности инструментального мате риала коренным образом отличается от предела текучести, кото-
285
рын с повышением температуры понижается, н поэтому с повышением скорости резания вероятность пластического разрушения режущей части инструмента в большинстве случаев возрастает.
9. Ширина среза и среда не оказывают влияния на скалывание режущей части инструмента.
10.Скорость резания не влияет на скалывание при всех видах непрерывного резания, а также при строгании. При торцовом фре зеровании скорость резания оказывает существенное влияние на скалывание. При этом наиболее сильное влияние скорости реза ния сказывается при встречном фрезеровании, когда с увеличе нием скорости резания предельные толщины среза резко возрас тают. При симметричном фрезеровании влияние скорости мень ше, а при попутном фрезеровании скорость резания влияет срав нительно мало.
11.Для расчета хрупкой прочности режущей части инстру мента, как и для расчета пластической прочности, может быть ис пользован метод расчета по допускаемым напряжениям.
Вкачестве теории предельного напряженного состояния для
расчета хрупкой прочности целесообразно использование |
усло |
|||||
вия Мора. |
|
пь |
для сравнитель |
|||
Коэффициент запаса по хрупкой прочности |
|
|||||
но дешевых |
инструментов — резцов — можно |
принять |
пь — |
1,2н- |
||
ч-1,5, а для |
более дорогих инструментов — протяжек — /г&=2,04- |
|||||
4-3,0 и т. д. |
|
|
|
|
|
|
12. Опасные точки располагаются на передней поверхности за пределами контакта. Поэтому для расчета хрупкой прочности необ ходимо определение эквивалентного напряжения в этих точках. Вместе с тем, необходимо знать и характер распределения напря жений в контактной зоне для суждения о том, почему именно опас ные точки располагаются за ее пределами. Следовательно, для полного анализа напряженного состояния необходимо иметь дан ные о напряжениях в контактной зоне и за ее пределами.
13. Для упрощения расчета хрупкой прочности режущей час ти инструмента можно воспользоваться принципом Сен-Венана. В соответствии с этим принципом, при расчете напряжений в кон тактной зоне необходимо учитывать детальный способ приложе ния внешних нагрузок. В этом случае расчет надо производить по
распределенной нагрузке, основываясь на действии |
контактных |
нормальных и касательных напряжений со стороны |
стружки и |
28-, |
|
изделия. За пределами контактной зоны, где напряжения не за висят от детального способа осуществления нагрузок, расчет мо жно производить по сосредоточенной равнодействующей силе.
14. Расчеты показали, что местоположение опасной точки оп ределяется полярными координатами r---k0c и Ѳ, где с — ширина контакта, а k0 — некоторый коэффициент (/е0> 1 ). Это подтвержда ется поляризационно-оптическими экспериментами и опытами по изучению механизма скалывания.
15. Независимо от формы режущей части инструмента для данной пары инструментального и обрабатываемого материалов /'=/e0c=const, т. е. расстояние опасной точки от режущей кромки неизменно.
16. Для расчета напряжений в контактной зоне следует реко мендовать метод, разработанный на основе развития и обобщения метода Ф. Р. Арчибальда.
В отличие от метода Ф. Р. Арчибальда, предлагаемый метод вместо расчета резцов с нулевым передним углом при нагружении треугольной эпюрой контактных нормальных напряжений и неиз менном среднем по поверхности контакта коэффициенте трения предназначен для расчета резцов с любым передним углом, при нагружении параболической эпюрой контактных нормальных на пряжений и переменном по поверхности контакта коэффициенте трения.
17. Для расчета напряжений в опасной точке можно рекомен довать метод, являющийся видоизменением метода расчета напря жений в клине при действии сосредоточенной силы, приложенной
квершине.
18.Поляризационно-оптические эксперименты, проведенные предлагаемыми методами, подтверждают расчеты напряжений в контактной зоне и за ее пределами.
19. Главные напряжения с^, |
сг2, сга (Ф^сц^сГд) распределены |
в режущей части инструмента |
следующим образом: |
а) в контактной зоне режущей части инструмента напряжения сжимающие (O^cr^cTj), но могут быть случаи, когда в определен ной части контактной зоны имеем малые по величине растягиваю щие напряжения (ФЭгОтгОд). Если напряжения сжимающие, то тогда напряжения сг3 примерно в середине ширины контакта име ют минимум по алгебраической величине и далее возрастают к концу ширины контакта. По абсолютной величине напряжения
287