Вплив різних чинників на температуру різання

План

Вступ

1. Виникнення теплоти в зоні різання                                        3
2. Методи виміру температури різання                                        7
3. Вплив різних чинників на температуру різання                        13
4. Моделювання процесу різання                                                17

Висновок

Вступ

Фізико-механічний стан поверхонь конструкційних матеріалів після їх механічної обробки безпосередньо залежить від теплових процесів, які виникають у зоні різання.

Підвищені температури, при обробки металів різанням справляють істотний вплив на механіку стружки, ефективність процесу різання і якість поверхні деталей. Поля температури, отримані в процес різання, є предметом різноманітних досліджень. Дослідження цих теплових полів суттєво вплине на розвиток нових технологій, спрямованих на підвищення стійкості інструменту, а також дасть можливість істотно знизити вартість механічної обробки. Особлива увага приділяється моделюванню зони стружка - інструмент , стружка - заготовка і штучних поверхонь інструментів.

1. Виникнення теплоти в зоні різання

Оцінка температури і теплового потоку на кордоні розділу стружка - інструмент з використанням методу зворотного теплопровідності

Теплота виникає за рахунок того що енергія зсуву створюється в первинній зоні, енергія тертя виробляється на передній поверхні, зона контакту і тепловий баланс між рухомій стружкою і стаціонарного інструменту.

Джерелом утворення тепла при різанні металів є перетворення роботи різання на теплоту(приблизно 85-99 %). Інша робота витрачається на спотворення кристалічної решітки. Зі збільшенням кількості теплоти, що підводиться, росте температура в зоні різання, яка є  основним чинником,  що визначає процес різання. Від  неї  залежить сила тертя, усадка стружки, сила різання, знос інструменту [1].

Робота в зоні різання :

А = АДЕФ + АТП + АТЗ

де АДЕФ — робота, що витрачається на деформацію металу зрізуваного шару(55-60 % загальної роботи);

АТП — робота, що витрачається на подолання тертя об передню поверхню інструменту(30-35 % загальної роботи);

АТЗ — робота, що витрачається на подолання тертя об  задню поверхню інструменту(10-15 % загальної роботи).

Відповідно до роботи, що витрачається, буде і розташування джерел утворення тепла (рисунок 1).

[pic 1]

Рисунок 1 — Схема розташування джерел утворення тепла при різанні матеріалів

Тепло, що утворилося, від джерел поширюється до холодніших областей, розподіляючись між стружкою, заготівлею і інструментом (рисунок 2).

[pic 2] [pic 3]

Рисунок 2 — Схема розподілу теплоти в зоні різання

Рівняння теплового балансу, т. е. рівність між пішло теплом, що утворилося і, можна представити:

Q = QДЕФ + QТП + QТЗ = QС + QЗ + QИН + QОС

 де - QДЕФ — теплота, що утворюється в результаті роботи деформації;

QТП — теплота, що утворюється в результаті роботи тертя по передній  

поверхні;

QТЗ — теплота, що утворюється в результаті роботи тертя по задній  

поверхні;

QС — теплота, що відводиться стружкою;

QЗ — теплота, що відводиться заготівлею;

QИН — теплота, що відводиться інструментом;

QОС — теплота, що відводиться довкіллям.

Температурні поля в заготівлі, стружці і інструменті в загальному випадку мають вигляд, представлений на рисунку 3.

[pic 4]

Рисунок 3 - Характер температурних полів при різанні матеріалів

Характер розподілу тепла між стружкою, інструментом і заготівлею при різних швидкостях різання графічно зображений на рисунку 4.

[pic 5]

Рисунок 4 - Схема розподілу тепла Q між стружкою(QС), інструментом(QИН) і заготівлею(QЗ) при точінні стали різцем з твердого сплаву залежно від швидкості різання V