Библиотека  

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ СДВИГА В УСЛОВИЯХ РЕЗАНИЯ С ПОМОЩЬЮ МОДИФИКАЦИИ МАКГРЕГОРА–ФИШЕРА

Матюха П.Г., Полтавец В.В.
Донецкий национальный технический университет

ИСТОЧНИК: Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Сборник научных трудов. Вып. 4. — Донецк: ДонГТУ, 1997, — с.91–93

  Силы, необходимые для осуществления процесса резания, зависят от параметров среза, определяемых кинематикой процесса, контактных явлений между стружкой, поверхностью резания и поверхностью инструмента, от сопротивления обрабатываемого материала пластическому деформированию.
  В общем случае сопротивление материала пластическому деформированию, определяемое совместным влиянием процессов упрочнения и разупрочнения, является функцией температуры, величины деформации и скорости деформации [1], т.е.

σ=f(T, ε, ε),

где σ — текущее значение напряжения сопротивления деформации, МПа;
  T — температура деформации, К;
  ε — относительный сдвиг;
  ε — скорость относительного сдвига, с⁻¹;
  В зоне стружкообразования сопротивление материала пластической деформации приближенно характеризуется средней величиной напряжения сдвига τ_s по условной плоскости сдвига [1].
  Для определения величины τ_s в температурно–скоростных условиях, характерных для резания, предложены ряд методик:
  - расчет τ_s по измеренной твердости стружки [1,2];
  - расчет касательного напряжения т по осевому эффективному напряжению в момент прекращения деформации при сжатии образцов [3];
  - расчет τ и σ по измеренной твердости пластически деформированного тела Н_п [3];
  - расчет напряжений сдвига по стандартным механическим характеристикам сам обрабатываемого материала [3];
  - экспериментальное определение условного напряжения резания при обработке холодных [4] либо подогретых заготовок [1];
  - расчет τ_s графоаналитическим методом по результатам испытаний на разрыв образцов, нагретых до различных температур, с учетом скорости деформации [5];
  - определение τ_s с помощью модификации К. Макгрегора и И. Фишера [1,6].
  Как показал анализ перечисленных методик, достоинством определения τ_s с помощью модификации Макгрегора–Фишера является возможность нахождения напряжений сдвига по данным стандартных испытаний, приведенным в технической литературе, что значительно упрощает определение напряжений сдвига в температурно–скоростных условиях, характерных для резания.
  Модификация К. Макгрегора и И. Фишера базируется на экспериментально проверенном факте, в соответствии с которым напряжение σ является функцией только абсолютной температуры, т.е.

  Постоянная k в уравнении (1) может быть выбрана так, что изменение напряжения при температуре T₀ и нулевой скорости относительного сдвига будет таким же, как и при скорости относительного сдвига и температуре деформации. При этом температура деформации является температурой, модифицированной по скорости деформации

  Из (2) ясна идея модификации, заключающаяся в том, что если известна зависимость какой–либо характеристики обрабатываемого материала (например, σ_в, НV) от температуры, то всегда можно найти зависимость этой характеристики от скорости деформации по уравнению (2).
  Определение τ_s в температурно–скоростных условиях, характерных для резания, осуществляется в четыре этапа.
  На первом этапе по данным о влияния скорости деформации и температуры на величину σ, имеющимся для обрабатываемого материала в технической литературе, рассчитывают коэффициент k

  На втором этапе определяют отношение T_o/T_м диапазоне скоростей резания, характерных для исследуемого процесса обработки.
  На третьем этапе, используя отношение T_м/Т и имеющиеся зависимости характеристик обрабатываемого материала (σ_в, НV) от температуры, полученные стандартным методом испытания при низкой скорости деформации, находят зависимости модифицированных характеристик (σ_вм, НV_м) от температуры, которая учитывает скорость деформации для конкретных условий резания.
  На четвертом этапе, используя полученные зависимости модифицированных характеристик от температуры, а также известные [3] соотношения τ_s = 0,185(НV_м) или τ_s=σ_вм/√3, получают уравнения, описывающие влияние температурно–скоростных факторов на величину касательных напряжений в условиях резания.
  С помощью описанной методики были определены напряжения сдвига при алмазном шлифовании быстрорежущих, высоколегированных и титановых сплавов. Установлено, что влияние температурно–скоростных факторов на величину касательных напряжений при шлифовании этих материалов может быть описано линейной зависимостью

τ_s=С − αТ. (3)

  Параметры уравнения (3) для расчета напряжений сдвига приведены в табл. 1.
  Таблица 1 — Значения С и α в уравнении (3) для высоколегированных, быстрорежущих сталей и титановых сплавов сталей и титановых сплавов

ВЫВОДЫ

  1. Модификация Макгрегора–Фишера позволяет получить зависимости, отражающие влияние температурно–скоростных условий резания на величину касательных напряжений в условной плоскости сдвига без проведения трудоемких экспериментов;
  2. Получены уравнения, описывающие влияние температурно–скоростных факторов на величину касательных напряжений в условиях шлифования, и определены параметры уравнений для быстрорежущих, высоколегированных сталей и титановых сплавов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1983. — 352 с.
2. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов. — М.: Металлургия, 1972. — 408 с.
3. Розенберг А.И., Еремин А.Н. Элементы теории процесса резания металлов. — Свердловск: Машгиз, 1956. — 319 с.
4. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. — М.: Машиностроение, 1974. — 316 с.
5. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. — М.: Машиностроение, 1974. — 280 с.
6. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процесса шлифования. — Саратов: Изд–во Саратовского университета, 1978. — 129 с.

Резюме   Биография   Реферат   Библиотека   Ссылки   Отчет о поиске   Индивидуальный раздел