Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Силы сопротивления резанию при обработке металлов и сплавов

03.11.2018

Силы резания были измерены при проведении исследовательских программ при обработке многих металлов и сплавов, и теперь могут быть рассмотрены некоторые основные тенденции. При резании многих технически чистых металлов силы резания, как было найдено, могут достигать значительной величины. Это справедливо также для железа, никеля, меди и алюминия. Было показано, что для этих металлов площадь контакта на передней поверхности очень большая, угол сдвига мал и очень толстая прочная стружка сходит с малой скоростью. По этой причине чистые металлы заведомо трудно поддаются обработке.
Силы сопротивления резанию при обработке металлов и сплавов

Большая площадь контакта, вероятно, связана с высокой пластичностью этих чистых металлов, однако причины полностью не выяснены. То, что большие силы резания связаны с большой площадью контакта, наглядно демонстрируется обработкой этих технически чистых металлов инструментами специальной формы, на которых площадь контакта искусственно занижена, как это схематически показано на рис. 4.4. В табл. 4.3 в качестве примера приведены значения сил, угла сдвига и толщины стружки при обработке стали с очень низким содержанием углерода (фактически технически чистое железо) со скоростью резания 91,5 м/мин, подачей 0,25 мм/об и глубиной резания 1,25 мм. Результаты для обычного резца даны на рис. 4.4, а и для резца с длиной контакта, уменьшенной до 0,56 мм, на рис. 4.4, б.

Уменьшение сил сопротивления резанию за счет ограничения площади контакта на передней поверхности резца может быть полезно при некоторых условиях, однако в большинстве случаев не имеет практического значения, так как это приводит к ослаблению инструмента.

He все чистые металлы образуют при обработке такие большие площади контакта и приводят к появлению больших сил резания. Так, например, при обработке технически чистого магния, титана и циркония силы резания и площадь контакта намного меньше и стружка тоньше.

Из опыта известно, что при обработке большинства металлов и сплавов при увеличении скорости резания стружка становится тоньше, а силы меньше. На рис. 4.5 представлены зависимости силы резания от скорости при обработке железа, меди и титана с подачей 0,25 мм/об и глубиной резания 1,25 мм. Уменьшение сил Fс и Ff с ростом скорости резания наиболее заметно в зоне низких скоростей резания. Такое уменьшение сил резания частично вызвано уменьшением площади контакта и частично уменьшением предела прочности на сдвиг kr в зоне пластического течения, обусловленными ростом температуры при увеличении скорости.

Легирование чистых металлов обычно приводит к увеличению предела текучести, но часто снижает силы резания вследствие уменьшения длины контакта на передней поверхности. Так, например, на рис. 4.6 представлены зависимости силы от скорости резания для железа и среднеуглеродистой стали, меди и латуни 70/30. Силы на инструменте для сплавов ниже, чем для чистых металлов, во всем диапазоне скоростей, причем наибольшее отличие отмечается при низких скоростях. Излом на кривой для углеродистой стали в зоне средних скоростей объясняется влиянием нароста — явлением, наблюдаемым при обработке двухфазных сплавов и никогда не отмечаемым при обработке чистых металлов. При обработке сталей нарост образуется при достаточно низких скоростях и исчезает при увеличении скорости. Когда нарост образуется, силы обычно чрезвычайно низкие, так как его действие аналогично действию инструмента с уменьшенной площадью контакта, проявляется в уменьшении длины контакта на передней поверхности.

На силы резания влияет также и геометрия резца; наиболее важным параметром является передний угол. Увеличение переднего угла приводит к снижению силы резания и силы подачи (табл. 4.4), но снижает прочность режущей кромки инструмента и может привести к его поломке. Наибольшая прочность режущей кромки обеспечивается за счет отрицательного переднего угла, что часто используется для твердосплавных или минералокерамических резцов большей твердости, но недостаточной прочности. Большие силы резания делают резцы с отрицательным передним углом непригодными для механической обработки нежестких деталей, отжимающихся или деформирующихся под действием возникающих высоких напряжений. Силы резания обычно возрастают по мере износа инструмента, так как задний угол приближается к нулю и площадь контакта на задней поверхности увеличивается за счет износа задней поверхности. Действующие на инструмент силы являются одним из факторов, на который следует обращать внимание при конструировании режущего инструмента — очень сложной и важной части технологического процесса механической обработки.

На силы, действующие на инструмент, также могут оказывать влияние инструментальные материалы. При замене основного инструментального материала другим силы могут меняться значительно, даже если режимы резания и геометрия инструмента остаются постоянными. Это, вероятно, вызвано в основном изменением той части площадки контакта, которая находится в условиях схватывания.

И, наконец, на длину контакта и величину силы, действующей на инструмент, может оказывать существенное влияние смазочно-охлаждающая жидкость. При обработке с очень низкой скоростью резания смазочноохлаждающая жидкость может препятствовать схватыванию между инструментом и заготовкой и тем самым значительно уменьшать силы резания. При применяющемся в условиях промышленного производства диапазоне скоростей резания практически невозможно устранить схватывание возле режущей кромки, однако жидкая или газообразная смазка, подаваемая извне, может значительно уменьшить поверхность схватывания.

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей способствует уменьшению поверхности схватывания и, следовательно, сил, действующих на инструмент. Наиболее эффективно их действие проявляется при низких скоростях резания, тогда как в зоне высоких скоростей резания они становятся малоэффективными.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: