Back

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ

НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ РЕЗЦА

Ивченко Т.Г., Сагуленко Н.Г., Легащева Т.А. (ДонГТУ, г.Донецк, Украина)

The theoretical and experimental investigation of cutting tools temptrature used for increasing of reliability, strength and wearresistant. The improvment of cutting tools effective exploitation  is made by substantiation of optimal temptrature level and  creation the optimum cutting conditions.

Тепловые явления при резании существенно влияют как на работоспособность режущего инструмента, так и на качество поверхностей обработанных деталей. В настоящей работе решается задача исследования влияния параметров обработки на температурное поле многогранных неперетачиваемых пластин сборных резцов с углом заострения режущего лезвия b=90°. Для теоретического описания стационарного двумерного температурного поля в этом случае использовано дифференциальное уравнение теплопроводности [1]:

где  - температура, координаты точек тела и время.

На площадках контакта лезвия со стружкой и деталью имеют место граничные условия второго рода, определяемые законами распределения плотности тепловых потоков .

Предполагается, что при обработке без СОЖ остальные участки поверхностей пластины являются адиабатическими, то есть, не обмениваются теплотой с окружающей средой и отдаленными от источника тепловыделения поверхностями. Для них .

При использовании СОЖ на омываемых поверхностях пластины возникают граничные условия третьего рода:

  ,

где a - коэффициент теплоотдачи, Q_s и Q_o – температуры поверхности и охлаждающей среды.

Для нахождения приближенного решения указанного дифференциального уравнения в частных производных использован метод релаксации, реализованный средствами математического пакета Mathcad 7.0 Professional Edition. Уравнение на квадратной области представляется в виде:

,

где a_ij , b_ij , c_ij , d_ij , e_ij , f_ij  - квадратные матрицы, содержащие коэффициенты уравнения и граничные значения решения на границе области (граничные условия).

На основании решения указанного дифференциального уравнения теплопроводности проведен анализ влияния на температурное поле лезвия параметров обработки, определяющих плотности тепловых потоков q₁ и q₂,

в условиях резания всухую и с применением СОЖ.

Плотность теплового потока q₁, являющегося результатом трения стружки о переднюю поверхность лезвия, равна [2]:

;

; ,  ,

где V - скорость резания; S - подача; t - глубина резания; k - коэффициент продольной усадки стружки; g - передний угол резца; - главный угол в плане; P_Z0 - разность тангенциальной силы резания и силы трения по задней поверхности резца; P_N0- разность нормальной составляющей силы резания и силы трения по передней поверхности резца; l₁ - длина контактной площадки в направлении схода стружки; - толщина среза; b - ширина среза.

Плотность теплового потока q₂, действующего на площадке контакта детали с задней поверхностью инструмента, равна [2]:

,

где s_b - предел прочности обрабатываемого материала.

        При использовании СОЖ коэффициент теплоотдачи равен [2]:

,

            где l, b, v, - коэффициенты теплопроводности, объемного расширения и температуропроводности, w –скорость потока, l – длина пластины, n - кинематический коэффициент вязкости среды, С, m, p, x, y, z – коэффициент и показатели степеней, зависящие от способа подачи жидкости в зону обработки.

            На основании указанных зависимостей проведены исследования температурного поля в многогранной неперетачиваемой пластине сборного резца в зависимости от свойств обрабатываемого материала, режимов резания, геометрических параметров, свойств и способа подачи СОЖ. В результате исследований разработаны рекомендации по выбору рациональных условий обработки.

Back