Образование нароста и состояние материала под поверхностью резания

При резании металлов срезаемый слой в результате пластического деформирования приобретает повышенную физическую активность и, будучи плотно прижатым силами нормального давления к передней поверхности режущего инструмента, схватывается (сваривается) с ней.

Форма нароста зависит от свойств обрабатываемого материала, элементов режима резания и других конкретных условий обработки. Нарост состоит из основания и вершины. Вершина является неустойчивой частью нароста, она, по мере увеличения высоты нароста, разрушается и уносится из зоны стружкообразования, сходящей по ней стружкой или поверхностью резания обрабатываемой заготовки.

Нарост на режущем инструменте образуется не всегда, а только в тех случаях, когда условия резания благоприятствуют этому. Необходимыми условиями существования нароста являются следующие:

· Обрабатываемый материал должен обладать способностью упрочняться при пластическом деформировании.

· Температура в зоне резания должна быть ниже той температуры, при которой происходит разупрочнение материала нароста.

· Должна образовываться сливная стружка. При образовании стружек скалывания нарост не удерживается на передней поверхности вследствие прерывистости процесса резания.

· Коэффициент трения в зоне контакта обрабатываемого материала с передней поверхностью должен быть больше единицы.

Если условия для существования нароста вполне подходящие, нарост образуется и существенно влияет на параметры процесса резания и состояние обработанной поверхности.

Цель работы: изучить методику расчета сил резания и мощности, затрачиваемой на резание, аналитическим способом. Ознакомиться и приобрести навыки работы со справочной литературой. Пример решения задачи Определить силы, действующие при продольном точении заготовки из стали 40Х с пределом прочности [σ = 750 МПа], резцом с пластиной из твердого сплава Т5К10. Определить мощность резания. Глубина резания t=3 мм, подача S=0,8 мм\об, скорость резания V=67 м/мин. Геометрические параметры резца: форма передней поверхности - радиусная с фаской, главный угол в плане φ = 60º, угол наклона режущей кромки λ = +5º, передний угол γ = 15º; Общие сведения Для изучения действия силы сопротивления резанию принято ее раскладывать на три взаимно перпендикулярные составляющие силы, направленные по осям координат станка: Px – осевая сила; Py – радиальная сила; Pz – тангенциальная сила, которую обычно называют силой резания [1]. Осевая сила Px действует вдоль заготовки, при продольном точениипротиводействует механизму подач. Радиальная сила Py - отжимает резец, ее реакция изгибает заготовку.Сила резания Pz направлена по касательной к поверхности резания, определяет расходуемую мощность на резание Np. Составляющие силы резания при точении рассчитывают по аналитической формуле: Pz(x,y)=10C_pt^xS^yVⁿK_p, Hгде C_p - коэффициент, учитывающий условия обработки; x,y,n - показатели степени; t - глубина резания, мм; S - подача, мм/об; V - скорость резания, м/мин; К_р - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменение условий по отношению к табличным.К_р = К_m К_n К_φ1 К_λ К_γ К_и, где [Кm = ⁿ ]- поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала;где К_n - коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки;[Кφ_1, К_λ, К_γ] - коэффициенты, учитывающие соответствующие геометрические параметры резца;К_и = коэффициент учитывающий материал режущей части резца. Мощность резания рассчитывают по формуле [ кВт] где Pz - сила резания, Н; V - скорость резания, м/мин.Диаметр вала рассчитывают по следующей формуле [d = ],где d – в мм; М – в Н*м; [τ_кр] – в МПа. Решение 1. Силы резания при точенииPz(x,y)=10Cpt^xS^yVⁿKp1 Определяем значения постоянной и показателей степени [2],[P_z] C_p = 300 х = 1,0 y = 0,75 n = - 0,15[P_y] C_p = 243 x = 1,0 y = 0,5 n = - 0,4[P_x] C_p = 339 x = 0,9 y = 0,6 n = - 0,31.2 Определяем значения поправочных коэффициентов [Кр = К_m К_n К_φ1 К_λ К_γ К_и ,]К_mz =0,75 [2], К_my = 1 [3], К_mx = 1,35 [2], К_и = 0,9, К_n = 1Поправочные коэффициенты, учитывающие геометрию резца [2],К_φ1z = 0,9; К_λz = 1; К_γz = 1; К_φ1y = 0,77; К_λy = 1,25; К_γy = 1; К_γx = 1; К_φ1x =1,11; К_λx =0,85.P_z = 10*300*3¹*0,8^0,75*67^-0,15*0,95*0,94*1,25 = 4050 HP_x = 10*339*3¹*0,8^0,5*67^-0,4*0,93*1,11*2 = 1685,5 HP_y = 10*243*3^0,9*0,8^0,6*67^-0,3*0,91*0,77*2 = 1611 H2. Мощность резания N [ кВт]