| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
45. Основні відомості про процес різання металів
§ 7. Охолодження і змащування при різанні металів
В цілях зменшення тертя і охолодження інструменту та оброблюваної деталі досить широко застосовують охолоджувально-змащувальні рідини.
У практиці обробки металів різанням найбільш уживані охолоджувально-змащувальні рідини: емульсії, компаундированные масла, сульфофрезолы, мінеральні та рослинні олії, розчин соди у воді, скипидар і гас.
Крім охолоджуючої здатності, застосовувана при різанні рідина повинна володіти високою змазує здатністю, добре проникати між тертьовими поверхнями, легко вступати в реакцію з оброблюваним матеріалом та створювати запобіжну плівку.
Ефективність застосування охолодження залежить від фізико-механічних властивостей оброблюваного матеріалу, мастильно-охолоджуючої рідини, інтенсивності охолодження (кількість підведеної рідини в хвилину) і від способу її підведення до зони різання.
При рясному охолодженні з інтенсивністю 8 - 12 л/хв [0,13 - 0,2 л/с] при точінні сталі різцями з швидкорізальної сталі допускається підвищення швидкості різання на 20 - 25%, при точінні чавуну на 12 - 15% (при обробці чавуну на знос різця впливає головним чином механічне стирання, а не висока температура різання). Ефективність охолодження залежить не тільки від складу і властивостей рідини, але і від способу її підведення до зони різання.
В даний час застосовуються наступні способи охолодження: вільно падаючої струменем, высоконапорное охолодження, охолодження повітряної емульсією і розпиленою рідиною.
Охолодження вільно падаючої рідиною - найбільш поширений спосіб охолодження. Рідина насосом подається на стружку в місці її відділення від деталі (при точінні) або ж на обертовий інструмент (при фрезеруванні); потрапляючи в зону різання вона охолоджує стружку, інструмент і оброблювану деталь і знижує температуру в зоні різання на 50 - 100' Пн. Стійкість інструменту в залежності від матеріалу деталі і швидкості різання підвищується в 2 - 4 рази.
Із-за малої швидкості подачі рідини (0,2 - 1,5 л/сек) інтенсивність охолодження при цьому способі порівняно невелика, однак через простоти він має саме широке поширення.
Высоконапорное охолодження знаходить застосування при обробці важкооброблюваних сталей. Мастильно-охолоджуюча рідина під великим тиском (15 - 20 ат) [(1,5 - 2,0) х 10⁶ Па] підводиться до ріжучої кромки різця знизу з боку його задній поверхні, через вузьку щілину шланга. При высоконапорном охолодженні спостерігається значне підвищення стійкості різця у порівнянні зі звичайним методом охолодження.
Охолодження повітряної емульсією і розпиленою рідиною (емульсією або маслом) у вигляді туману характеризується малою витратою емульсії і чистотою робочого місця. Рідина направляється до ріжучої кромки з боку задньої поверхні різця під великим тиском.
§ 8. Утворення наросту на різцях
Так як стружка надає на передню поверхню різця дуже великий тиск, між ними виникають великі сили зчеплення при обробці деяких металів. В результаті відбувається як би злипання (зварювання) двох металів: нижніх часток стружки з передньою гранню різця.Злипання, а також опір нерівностей передній поверхні різця руху стружки, створюють силу тертя, що перешкоджає її сходу.Коли ця сила стає більше сил зчеплення між частками металу стружки, нижні шари стружки як найбільш спресовані в процесі різання відокремлюються від іншої частини стружки і затримуються, або, як кажуть, застоюються на передній поверхні різця. Поступово нашаровуючись один на одного, вони утворюють між стружкою і передньою гранню різця нерухомий, щільний, сильно спресованный шар, який називається наростом (рис. 9, б). Наріст має клиноподібну форму. Твердість наросту в 2 - 3 рази більше твердості оброблюваного металу, і він сам може зрізати шар металу.Будучи як би продовженням ріжучого клина різця, наріст змінює його передній кут (γ₁ з урахуванням наросту більше γ, отриманого при заточуванні), а отже, впливає на процес деформації шару, що зрізається, знос різця та сили, що діють на різець, а також на якість обробленої поверхні.
Наріст захищає різальну кромку від истирающего дії з боку сходить стружки і з боку обробленої поверхні і до певної міри охороняє її від впливу теплоти, що виникає при різанні.
При грубій (чорновий) обробці наріст не має шкідливого впливу на процес різання. Коли необхідно одержати високу якість обробленої поверхні, наріст небажаний. Зміна розмірів наросту призводить до великої шорсткості (погіршення чистоти, обробленої поверхні) і до зміни розміру обробленої поверхні по діаметру.
Утворення наросту залежить від режиму різання, геометрія різця і умов роботи. Найбільший вплив на утворення наросту надає швидкість різання υ. При швидкостях різання близько 80 м/хв [1,3 м/с] і більш наріст не утворюється і оброблена поверхня виходить з найменшою шорсткістю. Той же результат виходить при дуже низьких швидкостях різання близько 1 - 2 м/хв [0,016 - 0,034 м/с] і менше, при яких наріст також не утворюється.
Найбільш інтенсивно наріст утворюється при роботі зі швидкостями різання в діапазоні 10 - 20 м/хв [0,16 - 0,34 м/с].
Переривчасте різання (наприклад, при струганні, фрезеруванні і т. п.) супроводжується різко змінної (ударним) навантаженням на інструмент. Тому наріст не утворюється. Не виявляється наріст також при обробці чавунів та інших матеріалів, при різанні яких утворюється стружка надлому і як наслідок створюється пульсирующе-ударна навантаження на різальну кромку.
§ 9. Сили різання та потужність при точінні
При зрізанні стружки оброблюваний метал чинить опір різанню Р, преодолеваемое різцем (рис. 10, а). При токарній обробці цю силу зручно розглядати як рівнодіючу трьох взаємно перпендикулярних складових (рис. 10, б).
Сила різання Pz спрямована вертикально і збігається з напрямком головного руху. Ця сила прагне відтиснути різець вниз. По ній розраховується ефективна потужність різання.
Сила подачі Px розташована в горизонтальній площині і спрямована в бік, протилежний напрямку поздовжньої подачі. По ній розраховується механізм подачі верстата.
Радіальна сила Py розташована теж в горизонтальній площині, але спрямована перпендикулярно до осі оброблюваної деталі і впливає на її прогин. При обробці довгих деталей малого діаметру вплив цієї сили можна знизити за рахунок збільшення головного кута в плані.
Всі ці сили вимірюються в кілограмах [ньютонах] і визначаються за допомогою спеціальних динамометрів. Дослідження показують, що сила Px становить 10 - 25% сили Pz, а сила Py - З0 - 50% сили Pz.
Сила різання Pf, що припадає на 1 мм2 площі поперечного перерізу стружки f, називається питомим тиском різання. Pf = Pz/f кГ/мм2.
Величина питомого тиску залежить від оброблюваного матеріалу, глибини різання і інших факторів.
Питомий тиск різання для даного металу, отримане при певних умовах: глибині різання t = 5 мм, подачі s = 1 мм/об, кут різання δ = 75, φ = 45 і λ = 0 при різанні всуху, називається коефіцієнтом різання k.
Якщо коефіцієнт різання k відомий, то сила різання може бути наближено визначена за формулою Pz = kf.
Точніше сила різання визначається за емпіричною формулою
 де Ср - коефіцієнт, що залежить від механічних властивостей оброблюваного металу; t - глибина різання, мм; s - подача, мм/об.
Значень Ср та показників степенів xp, yp наводяться в нормативних матеріалах Науково-дослідного бюро технічних нормативів (НИБТН).
Крутний момент на шпинделі визначається за формулою
 де D - діаметр оброблюваної деталі в мм, а ефективна потужність за формулою
 де υ - швидкість різання м/хв[м/с].
Знаючи коефіцієнт корисної дії верстата η (к. п. д.), можна визначити потужність електродвигуна приводу головного руху:
§ 10. Швидкість різання та вплив на неї різних факторів
Для виготовлення однієї деталі на верстаті потрібна певна витрата часу. Це час називається штучним Тшт; воно складається з суми окремих часів (у хв) Тшт = Те + Тв + Тоб + Ту, де То - основний технологічний час (машинний час); Тв - допоміжне час на встановлення, кріплення і знімання деталі, на управління верстатом, холості переміщення різального інструменту, контроль деталі); Тоб - час на обслуговування робочого місця і верстата (змащення верстата, прибирання стружки тощо); Той - час перерв на відпочинок і природні потреби.
Основне технологічне час - це час, що витрачається безпосередньо на процес різання. Основне технологічне час при обточуванні визначається за формулою
 де L - розрахункова довжина обробки (складається з довжини оброблюваної поверхні, шляху врізання і перебега різця); s - подача різця в мм/об; n - число обертів шпинделя в хвилину; i - число проходів.
Як видно з формули, збільшення числа обертів заготовки (або, що те ж саме, швидкості різання) призводить до зменшення машинного часу.
Однак швидкість різання не можна призначати без урахування конкретних умов обробки, так як при збільшенні швидкості різко зростає інтенсивність зношування інструменту, тобто знижується його стійкість - час роботи від переточування до переточування. Чим більшу швидкість різання допускає інструмент при одній і тій же стійкості, тим вище його ріжучі властивості, тим він більш продуктивний.
Допустима швидкість різання залежить від наступних факторів: механічних властивостей оброблюваного матеріалу; матеріалу ріжучої частини різця; стійкості ріжучого інструменту (фактичний час роботи інструменту від переточування до переточування); подачі і глибини різання геометричних елементів різальної частини різця; виду обробки (точіння, розточування, підрізання і т. д.); охолодження.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 26.09.2016
|
| Переглядів: 3216
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
