ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА НА ТЕМПЕРАТУРУ РЕЗАНИЯ ПРИ ЧИСТОВОМ ТОЧЕНИИ

 

Твердуха А.О. (РГАСХМ, г. Ростов – на – Дону, РФ)

 

In given paper account of a mean temperature is introduced at a finish machining, depending on thermal conductivity of a worked stock. It is possible to make of given paper that the temperature of shearing in many respects depends on thermal conductivity of a worked stock.

 

Известно, что температура резания существенно зависит от сочетания теплопроводности обрабатываемого и инструментального материала. При условии, что основная доля теплоты, образующейся при резании, уходит в стружку, температура резания, во многом, зависит от количества тепла, поступающего в режущий клин [1].

Влияние коэффициента теплопроводности инструментального материала исследовано в работе [2]. Для сравнения по методике [1,3] определим температуру резания при точении заготовок из 12Х18Н9Т, 110Г13, ВТ4, ХН77ТЮР, с различными коэффициентами теплопроводности, резцом  с пластинкой  из твердого  сплава ВК8, Коэффициент теплопроводности стали 12Х18Н9Т: ; твердого сплава ВК8; коэффициент температуропроводности стали 12Х18Н9Т; твердого сплава ВК8 .

Режимы резания:

Подача , глубина резания , скорость резания . Силы резания P_z = 663 Н, P_Y = 325 Н. Геометрические па­раметры инструмента: передний угол , задний угол , угол в плане  ; коэффициент усадки стружки к=1,9; длина контакта ,

Определим необходимые для расчета исходные данные:

1. ширина стружки 

2. толщина среза:     

3. длина контакта инструмента со стружкой:

4. угол действия :

5. сила трения на передней контактной поверхности резца:

6. сила трения на задней поверхности резца:

1) Рассчитаем мощности источников тепловыделения.

Скорость схода стружки:  

Мощность тепловыделения от силы трения на передней поверхности резца:

Мощность тепловыделения от силы трения на задней поверхности резца:

Мощность тепловыделения при деформировании металла:

2) Рассчитаем значение угла сдвига:

3) Рассчитаем наибольшие плотности теплообразующих потоков:

4) Составим код источника q₃ длиной:

, который движется по заготовке со скоростью :  Пользуясь алгоритмом, рассчитаем коэффициент :

Критерий Пекле:

По рис. 7.2  при  находим   ;

5) Составим код источника , который движется внутри стружки (стержня) со скоростью : . Пользуясь алгоритмом, рассчитаем коэффициент :

Критерий Пекле: ;

;

6) Рассчитаем плотность потока:

Далее расчет ведется по аналогичному алгоритму с расчетом передаточной функции и коэффициентов С11, С21, С22, С12 – коэффициенты, учитывающие влияние источников тепла на температуру различных поверхностей режущего инструмента.

19) Составляем уравнение баланса температур на контактных площадках резца и заготовки и рассчитываем плотности итоговых потоков теплообмена:

Решая эту систему уравнений, получим:

20) Определяем температуру резания:

Далее по представленному выше алгоритму проведены расчеты средних температур резания сплавов 110Г13Л, ВТ4, ХН77ТЮР, пластинками из твердого сплава группы ВК8. Данные расчетов приведены  в табл.1

 

Таблица 1 - Значения коэффициентов теплопроводности и средних температур резания

Инструментальный материал	ВК8
Конструкционный материал	12Х18Н9Т	110Г13Л	ХН77ТЮР	ВТ4
Коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/м*К	22,6	22,2	19,7	12,9
Средняя (расчетная) температура резания, °С	933	982	1036	1240

 

Рисунок 1 - График зависимости температуры резания от коэффициента теплопроводности обрабатываемого материала

 

На основании выполненных расчетов можно сделать вывод, что при обработке низко теплопроводных материалов необходимо интенсифицировать отвод теплоты из зоны резания.

 

Литература

1. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах: Учебник для вузов – М.: Машиностроение, 1990. – 227 с.

2. Расчеты температуры резания для сборного режущего инструмента [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.masters.donntu.edu.ua/ 2005/mech/dubodelova/index.htm

 3. Неумоина Н.Г., Белов А.Н. Тепловые процессы в технологической системе резания. Учебное пособие. -РПК «Политехник», 2006. - 84 с.