Материал: Теория формообразования деталей при механической обработке. методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления подготовки 15.04.01 «Машиностроение». Жачкин С.Ю., Краснова М.Н

инструмента.

3.6.5. Рабочий эскиз заданного инструмента со всеми видами, сечениями, разрезами, необходимыми для полного уяснения его геометрии (фронтальная, горизонтальная, при необходимости профильная проекции, сечения в главной и вспомогательной секущей плоскостях, дополнительные виды при необходимости).

3.4.6.Зависимость составляющих силы резания Pz, Ру Рx, от исследуемого геометрического параметра инструмента /таблица 3.1/.

3.4.7.Графики зависимостей Pz(Py, Px) = f(λ, r) в двойных логарифмических координатах.

3.4.8.Расчеты показателей степени xPi, yPi, и коэффициентов Cp в выражениях 3.1 и 3.1a.

3.4.9.Частные и обобщенные зависимости Pz(Py, Px) = f(λ, r) 3.1, 3.1a с рассчитанными значениями xPi, yPi, и Cp.

3.4.10.Выводы.

16

15

1

2

3

4

5

2

3

4

25

2

3

4

5

2

3

4

35

2

3

4

5

2

3

4

45

2

3

4

5

2

3

4

55

2

3

4

5

17

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Цель. Практическое ознакомление с основными принципами исследования влияния механических свойств конструкционного материала на силовые параметры обработки.

4.1. Теоретическая часть

Механические свойства обрабатываемого материала весьма сложно и противоречиво влияют на составляющие силы резания. С одной стороны, повышение прочности и твердости обрабатываемого материала увеличивает угол сдвига, что уменьшает коэффициент усадки стружки и величину относительного сдвига. В результате этого уменьшаются работы деформации и стружкообразования и, как следствие, составляющие силы резания. С другой стороны, с повышением прочности и твердости напряжения на условной плоскости сдвига возрастают, что увеличивает работы деформации, стружкообразования и составляющие силы резания. В зависимости от того, что является преобладающим, силы РZ, Ру и Рх при увеличении прочности обрабатываемого материала могут и возрастать и уменьшаться. Если при увеличении прочности материала коэффициент усадки стружки уменьшается сравнительно мало, то силы РZ, Ру, Рх возрастают, а если увеличение прочности сопровождается значительным снижением коэффициента усадки, то это приводит к уменьшению сил. Несмотря на то, что предел прочности на растяжение меди намного уступает стали 20Х, сила Рz при резании обоих материалов одинакова. Это вызвано тем, что коэффициент усадки стружки для стали 20Х примерно во столько раз меньше, чем для меди, во сколько раз больше касательные напряжения на условной плоскости сдвига. Значительное увеличение силы Рz при резании стали 1Х18Н9Т по сравнению со сталью 20Х связано с тем, что уменьшение коэффициента усадки стружки для стали 1Х18Н9Т отстает от возрастания напряжений сдвига. Несмотря на то, что пределы прочности сплавов ВТ1 и ВТЗ соответственно равны 61 и 103 кгс/мм2, силы Pz при резании обоих сплавов практически одинаковы. Причиной этого является то, что коэффициент усадки стружки при резании сплава ВТЗ в 2 раза меньше, чем сплава ВТ1. Сталь 20Х имеет предел прочности σв = 51 кгс/мм2, однако при резании ее сила Pz выше, чем при резании более прочного сплава ВТЗ, что также связано со значительно большим значением коэффициента KL для стали 20Х. Приведенные примеры показывают, что одни прочностные характеристики обрабатываемых материалов различного химического состава не могут служить объективным показателем при

18

оценке сил, возникающих при резании.

Для групп материалов, однородных по своему химическому составу, увеличение напряжений сдвига при увеличении прочности, как правило, значительно опережает уменьшение коэффициента усадки стружки. Поэтому составляющие силы резания растут при увеличении предела прочности при растяжении или твердости по Бринелю. Это позволило получить приближенные формулы, которые обеспечивают достаточную точность при инженерных расчетах составляющих силы резания. При резании пластичных материалов расчет сил Рz, Ру и Рх ведут по σв или НВ; при резании хрупких материалов за основу берется твердость НВ. Структура формул имеет вид:

Материал режущей части резца на составляющие силы резания влияет сравнительно слабо. Различные инструментальные материалы имеют различный средний коэффициент трения на передней поверхности, что при одинаковой нормальной силе дает различную величину силы трения и коэффициента усадки стружки. Поэтому с уменьшением среднего коэффициента трения на передней поверхности составляющие силы резания становятся меньше. Средние коэффициенты трения при резании быстрорежущими сталями и твердыми сплавами группы ВК приблизительно одинаковы. Поэтому сила Рz при резании резцами из быстрорежущих сталей и одно-карбидных твердых сплавов также одинакова. С увеличением содержания карбидов титана в твердом сплаве средний коэффициент трения уменьшается, вследствие чего сила Pz при точении резцами, оснащенными пластинками из двухкарбидных сплавов, на 5—10% меньше, чем оснащенными пластинками из однокарбидных сплавов. Наибольшее снижение силы Рz дает сплав Т30К4 и наименьшее — сплав Т5К10.

4.2. Графоаналитический метод обработки экспериментальных данных

Экспериментально установлено, что составляющие силы резания при точении в зависимости от типа конструкционного материала могут быть определены по следующей формуле (4.1), где Cpi, - постоянный коэффициент, зависящий от физико-механических свойств материала заготовки и условий обработки;

zpi, - показатель степени, учитывающий влияние свойств материала; Значения постоянных коэффициентов показателей степеней и поправоч-

ных коэффициентов в выражении /4.1/ для конкретных условий обработки могут быть определены по однофакторной или многофакторной методике, суть которых состоит в поочередном или одновременном изменении условии обра-

19

ботки.

При изменении только одного из параметров выражение /4.1/ для каждой составляющей силы резания примет свой первоначальный вид:

Графически выражение /4.1/ изображается в виде графика степенной функции. Нахождение коэффициентов Cp и показателей степеней zp таких функций при экспериментальных исследованиях упрощается после логарифмирования

Полученные выражения аналогичны уравнениям первой степени вида

Таким образом, выражения /4.2/ в двойной логарифмической системе координат, т.е. когда по осям откладываются не сами величины a их логарифмы, изобразятся в виде прямых. При этом показатели степеней, показывающие соответственно степень влияния исследуемого фактора, численно равны тангенсам углов наклона линий функции Pz = f(σ) к горизонтальной оси

Cpi, - коэффициенты, зависящие от материалов заготовки и инструмента, условий обработки и прочих факторов, численно равные составляющей Pi силы резания при единичных значениях t, s, v.

4.3. Порядок выполнения работы

1.Определить физико-механические свойства обрабатываемого материа-

ла.

2.Измерить конструктивные и геометрические параметры резца, диаметр

идлину заготовки.

3.Произвести тарировку динамометра и построить тарировочный график в координатах показания динамометрасила резания.

4.Установить динамометр и заготовку на станок.

5.С помощью динамометра и тарировочного графика определить величи-

ны составляющих силы резания Pz , Ру и Рх в зависимости от применяемых конструкционных материалов при постоянных глубине резания t =1,0 мм, подаче s =1,0 мм/об и скорости резания v = 20 м/мин и занести данные в таблицу 4.1.

6.На основании полученных данных в логарифмической системе коор-

динат строятся графики зависимостей Pz(Py, Px) = f(HB, σ).

9. На основании данных таблицы 4.1.и построенных графиков графо-

20