 |
 |
 |
 |
Наиболее энергичное вьщеление тепла происходит в зонах значительных деформаций и трения. Направления тепловых потоков в стружке /, резце 2 и детали 3 показаны стрелками. Тепло распространяется как вдоль стружки, так и в направлении ее толщины. Уравнивание температуры в стружке происходит после ее снятия. Наибольшая температура в резце возникает в зоне контакта с образующимся элементом стружки.
Тепловые потоки направлены в глубь резца. Наибольшая температура в детали возникает в поверхностном слое, примыкающем к плоскости скалывания, и задней поверхности резца. Тепловой поток направлен в глубь детали, причем по мере углубления температура быстро снижается. Температурное поле зависит от ряда факторов: обрабатываемой детали, элементов резания (скорости резания, глубины резания, подачи), элементов геометрии резца, охлаждения зоны резания и др. Указанные факторы влияют на величину работы резания, расположение источников тепловыделения, параметров теплопередачи, теплоотво-дящие массы, баланс теплоты.
Материал детали существенно влияет на температуру резания. Чем выше работа на образование стружки, тем больше и тепловыделение. Чем меньше теплопроводность материала, тем, следовательно, меньше тепла пойдет в стружку и деталь, а больше - в режущий инструмент. Работа на образование стружки зависит от механических характеристик материала и возрастает с увеличением предела текучести при пластическом сжатии 0 и модуля пластичности т.
Элементы резания оказывают также большое влияние на тепловыделение и температуру резания. При более интенсивных режимах возрастает количество тепла, поступающее в стружку, деталь и инструмент.
Рассмотрим влияние на температурное поле элементов геометрии резца. Увеличение переднего угла у снижает работу резания в связи с уменьшением силы но в то же время ухудшает теплоотвод в Зоне резания. Исследования А. М. Даниеляна показывают, что изменение переднего угла в пределах 25-15° не оказывает заметного влияния на температуру контакта, а дальнейшее уменьшение угла v повышает температуру. Обстоятельство это вызвано тем, что при малых значениях переднего угла деформация стружки велика. Сильно влияет на температуру главный угол в плане ф. При уменьшении угла ф толщина среза снижается, а ширина возрастает. Снижение толщины среза уменьшает работу резания, приходящуюся на единицу длины режущей кромки, и поэтому температура также снижается. С увеличением радиуса при вершине резца толщина среза также снижается, что также приводит к снижению температуры. При малых задних углах вследствие увеличения сил, действующих на задние поверхности резца, температура возрастает.
§ 3. СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Смазывающе-охлаждающие вещества выполняют следующие функции [25, 27]:
а) отводят часть тепла от мест его образования, уменьшая таким образом долю тепла, идущую на нагрев инструмента, детали и стружки, и их охлаждая (охлаждающее действие);
б) облегчают пластическое деформирование и снижают затраченную на него работу (разрушающее действие);
в) снижают работу трения (смазывающее действие);
г) способствуют отводу стружки из зоны резания.
Отвод тепла из зоны резания зависит от свойств охлаждающего вещества, его расхода и температуры. Чем больше будут теплопроводность, теплоемкость и скрытая теплота парообразования охлаждаюнхей среды, тем выше будет ее охлаждающая способность. С увеличением расхода охлаждающих веществ (скорости подвода в зону резания) и разности температур зоны резания и охлаждающей среды отвод тепла увеличивается.
Вопрос о снижении работы на пластическое деформирование и трение в связи с применением смазывающе-охлаждающих веществ был рассмотрен в гл. IV. Отвод стружки из зоны резания происходит в связи с механическим воздействием на нее смазывающе-охлаждающих веществ и зависит от их расхода и давления.
Для усиления смазывающего и разрушающего действия к смазывающе-охлаждающим веществам добавляют поверхностно и химически активные вещества (стеариновая и олеиновая кислоты и др.), для устранения вредного воздействия на оборудование, оснастку и изделия добавляют антикоррозийные вещества и для повышения устойчивости эмульсий стабилизаторы или эмульгаторы [37]. Смазывающе-охлаждающие вещества не должны оказывать вредного действия на работающих.
Рассмотрим наиболее употребительные смазывающе-охлаждающие вещества. При обработке конструкционных сталей и чугунов наиболее широко применяют водные эмульсии с минеральными маслами. Концентрация эмульсий составляет обычно 2-10%; больший процент применяют для чистовых работ.
Часто при обработке малопластичных материалов (чугун, пластмассы) смазочно-охлаждающие вещества не применяют, так как эффект от их применения сравнительно невелик, а применение жидкостей приводит к загрязнению рабочего места. При обработке магниевых сплавов использование эмульсий может Вызвать воспламенение в зоне резания и поэтому в этих случаях пользуются хорошо очищенными минеральными маслами.
Минеральные масла дают хорошие результаты и при обработке алюминиевых сплавов. Для ответственных работ, как протягивание, зубонарезание, резьбонарезание, часто применяют осернен-ные масла (сульфофрезол), смешанные масла, скипидар. Эти масла
оказывают хорошее смазываюш,ее действие, позволяюш,ее улучшить качество обработанной поверхности. Смешанные масла являются смесью растительных и менее дефицитных минеральных масел. Скипидар используют при обработке алюминиевых сплавов.
Для обработки жаропрочных и нержавеющих сплавов при значительных сечениях среза рекомендуются смазывающе-охлаж-дающие жидкости со значительной охлаждающей способностью [27]. К таким жидкостям относятся эмульсии, содержащие 5% сульфофрезола, водные растворы солей натрия и четыреххло-ристый углерод.
При резании с малыми сечениями среза (например, нарезании резьбы) инструменты работают в более легких температурных условиях и в этих случаях часто применяют жидкости с хорошими смазывающими свойствами (масла), чтобы с увеличением стойкости инструмента получить лучшее качество обработанной поверхности.
С целью повышения охлаждающей способности эмульсии возможно прибавление к ней сыпучих твердых тел, обладающих значительной теплопроводностью. В Московском авиационном институте были проведены специальные исследования под руководством В. А. Кривоухова [27] по установлению влияния на эффективность охлаждения прибавки к эмульсии алюминиевой пудры. На 8 /г эмульсии добавлялся 1 кГ порошка. Для того чтобы мельчайшие частицы алюминия находились во взвешенном состоянии, указанная смесь, находившаяся в корыте станка, перемешивалась сжатым воздухом. Охлаждение резца производилось падающей струей. Такое охлаждение позволило по сравнению с обычным увеличить стойкость резца более чем в 2 раза. В качестве твердых смазок также используют дисульфид молибдена и графит.
В последние годы в качестве смазывающе-охлаждающих веществ применялись газы (например, COg), но в силу неудобств, связанных с их хранением, подводом в зону резания, очисткой воздуха цеха, эти методы охлаждения распространения не получили.
Использование смазывающе-охлаждающих жидкостей возможно как непосредственное, так и в виде воздушных эмульсий. Воздушная эмульсия представляет собой смесь воздуха со смазыва-юще-охлаждающими жидкостями так, что при этом распыленные частицы жидкости находятся в воздушной среде.
Подвод смазывающе-охлаждающих жидкостей в зону резания обычно выполняется поливом зоны резания сверху (рис. 51, а) или со стороны задних поверхностей (рис. 51, б).
При подводе смазывающе-охлаждающей жидкости сверху следует следить, чтобы струя направлялась в зону стружкообразования. Количество подводимой жидкости зависит от условий
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129