ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА, КОТОРОЕ ВЫДЕЛИЛОСЬ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ СТРУЖКИ ПО СТРУЖЕЧНОЙ КАНАВКЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА, КОТОРОЕ ВЫДЕЛИЛОСЬ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ СТРУЖКИ ПО СТРУЖЕЧНОЙ КАНАВКЕ СВЕРЛА

Малышко И.А. Полока Д.А.(ДонНТУ, г.Донецк, Украина)

In given work was made calculation amount heats stood out when moving the shaving on gouge has checked and is determined a temperature of the shaving. Results of the called on work are presented in given to article

Одним из важных факторов, которые определяют термический режим инструмента, является теплообмен последнего со стружкой, т.е. теплообмен между зонами резания. Этот теплообмен тем больше, чем плотнее массою двигается стружка по канавкам инструмента, чем больше теплоты она несет с собой, чем меньше проходное сечение канавок, чем хуже подается в зону резания СОЖ. В разных условиях, т.е. при обработке разных материалов, роль упомянутых выше причин является разной. Следует также учесть и то, что во время движения стружки по канавкам инструмента она прижимается к стенкам обрабатываемого отверстия, тем самым, вызывая нагрев детали.

Принципиальная схема движения стружки по стружечной канавке

приведена на рисунке 1. План скоростей движения стружки приведен на рис.2

Рисунок 1 - Силы двигающие стружку при вращении сверла

Рисунок 2 - План скоростей движения стружки

Сила действующая на поверхность стружечной канавки определяется по формуле [1]:

(1.1)

где   G - вес стружки;
                  ω – угол наклона стружечной канавки
                   tgφ_k – f_k

Сила действующая на стенку отверстия, равна

(1.2)

где R - радиус инструмента;
      ω₀- критическая угловая скорость инструмента;
       ψ - угловая скорость элементарной доли стружки;

Угловую скорость элементарной доли стружки определим по формуле:

(1.3)

Как видно из рисунка 2 скорость V_r состоит из двух составляющих:V_c- скорости скольжения стружки и V_z'- осевой скорости вдоль оси.Таким образом скорость V_r будет равна:

(1.4)

где

(1.4.1)

где R - радиус инструмента;

S - минутная подача инструмента;

ω - угол наклона стружечной канавки.

(1.5)

В таком случае уравнение (1.4) можно трансформировать в уравнение вида:

, (1.6)

Значения параметров в формуле смотри выше.

После подстановки выражения (1.4.1) в (1.6) получим

(1.7)

Таким образом количество тепла выделившееся в результате контакта стружки со стружечной канавкой будет равно:

, (1.8)

Теплота трения Q_T₂ разделится между стружкой и инструментом [2], тогда

(1.9)

где Q_CT₂ , Q_ИТ2 - часть теплоты трения, что идут соответственно в стружку и инструмент.

Для вычисления Q_CT₂ и Q_ИТ2 введем коэффициент Δ₂, который означает отношение количества тепла, что осталось в стружке к общему количеству теплоты трения, что выделилась, в результате чего получим формулы:

(1.10)

(1.11)

Количество тепла которое выделилось в результате столкновения стружки и стенок обработанного отверстия будет равно:

(1.12)

В соответствии с рис. 2 и выражением 1.2, количество тепла будет равно

(1.13)

где β - угол подъема траектории движения стружки
Угол β определим по следующей зависимости:

(1.14)

Теплота Q_Д2 разделится между стружкой и деталью:

Q_Д2= Q_C_Д2+ Q_ДД2 (1.15)

Для определения Q_C_Д2 и Q_ДД2 введем коэффициент Δ₃, который означает отношение количество тепла, которое осталось в стружке к общему количеству тепла которое выделилось в этой зоне.

Тогда уравнение (1.13) примет соответственный вид:

(1.16)

(1.17)

Определим количество тепла выделившееся при транспортировании стружки по стружечным канавкам используя следующие исходные данные:v=25м/мин; g=9.81м/с²; n=400мин^-1; S_m=148мм/мин; 2φ=120°; ψ=55°;ω=30º; D=20мм; S=0.37мм/об, остальные необходимые данные принимаем из источника [3]

Определим скорость элементарной части стружки по формуле (1.3) подставив исходные данные:

Определим скорость скольжения стружки (1.5):

=0.01·6.3=0.063м/с

Осевая скорость стружки будет равна соответственно =0.107м/с

Тогда, согласно (1.4) =0,124м/с

Количество тепла выделившееся в результате контакта стружки со стружечной канавкой будет равно (1.8): Q_Т2=0.046кал/с
Коэффициенты Δ определяются расчетным путем и зависят от материала инструмента, при обработке углеродистой стали. Теплоту трения перешедшую в стружку и инструмент будет равна соответственно (1.10), (2.11): Q_CT₂=6.414·10^-3 кал/с, Q_ИТ2=0,039кал/с

Угол подъема траектории стружки будет равен соответственно β=16,658º. Количество тепла которое выделилось в результате соприкосновения стружки со стенками обработанного отверстия и часть его перешедшая в стружку и деталь соответственно будет равно(1.13), (1.16), (1.17): Q_C_Д2=0,015кал/с;Q_ДД2=0,104кал/с;Q_Д2=0,119кал/с; Зная количество тепла выделившегося при контакте стружки можно определить и емпературу

Таблица 1 – Изменение температуры от соприкосновения стружки с деталью и инструментом

Длина режущей кромки R/r	Θ_T₂, ºС	Θ_Д2, ºС
1	70.65	183.57
0.8	74.14	192.64
0.6	78.54	204.07
0.4	84.64	219.92
0.2	94.35	245.16
0.183	96.65	251.16

По полученным данным построим графики изменения температуры вдоль режущей кромки сверла:

Рисунок 3 - График изменения температуры стружки в результате контакта со стружечной канавкой

Рисунок 4 - График изменения температуры стружки в результате контакта со стенками обработанного отверстия

Список литературы:

1. Малышко И.А. Основы теории проектирования осевых комбинированных инструментов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Донецк,1995.- 430с.

2. Юдковский П.А., Крючков Н.К. Повышение качества спиральных сверл. Челябинск: Южно-Уральское книжное издание.,1970.-110с.

3. Малышко И.А. Полока Д.А. Инженер. Студенческий научно-
технический журнал. - Донецк: ДонНТУ, 2001,№2.-160с.