Результаты влияния угла j на показатели процесса точения

Угол j	Dи, делений	Рz, кгс	Np, кВт	to, мин	Сэс, руб
45°
90°

 

12. Выводы по влиянию скорости V и подачи S, и угла j на затраты на электроэнергию С_эс и трудоемкость t_o.

13. Рекомендации по выбору V, S, j для обеспечения минимума С_эс и t_o с учетом технологических ограничений.

 

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ТЕМПЕРАТУРУ РЕЗАНИЯ

 

1. Цель работы: Определить зависимость температуры резания Т от элементов режима резания (V, S, t).

 

2. Основные понятия и определения

При срезании с заготовки припуска почти вся механическая энергия деформации и трения переходит в тепловую энергию.

Источниками теплоты являются зоны: наибольших сдвиговых деформаций (зона стружкообразования), контакта стружки с передней поверхностью инструмента; контакта задних поверхностей инструмента с заготовкой (рис. 9).

Количество теплоты, выделяющейся в процессе резания можно приближенно определить по формуле:

, кКал/мин (9)

Тепловой баланс процесса резания:

Q = Q_Д+ Q_ПП + Q_ЗП = Q_с + Q_заг + Q_и + Q_л, (10)

где Q_Д– количество теплоты, выделяющееся при упруго-пластическом деформировании материала;

Q_ПП – количество теплоты, выделяющееся при трении стружки о переднюю поверхность инструмента;

Q_ЗП– количество теплоты, выделяющееся при трении задних поверхностей инструмента о заготовку;

Q_с – количество теплоты, отводимое стружкой;

Q_заг – количество теплоты, отводимое обрабатываемой заготовкой;

Q_u – количество теплоты, отводимое режущим инструментом;

Q_л – количество теплоты, переходящее в окружающую среду (теплота лучеиспускания).

 

 

Рис. 9. Источники образования и распределения теплоты резания

 

Количественное распределение теплоты, выделяющейся при резании, зависит в основном от скорости резания (рис. 10).

 

Рис. 10. Распределение теплоты резания в зависимости от скорости

резания

 

При увеличении скорости резания растет количество тепла, отводимого стружкой, а количество тепла, отводимого заготовкой, инструментом в окружающую среду уменьшается.

Температура, возникающая в зоне контакта резец – заготовка, оказывает определяющее влияние на все технико-экономические показатели процесса резания: производительность (через стойкость инструмента и уровень режима резания); точность обработки (через возникшие в результате нагрева температурные деформации технологической системы станок – приспособление – инструмент – заготовка) и шероховатость поверхности (через влияние температуры на интенсивность наростообразования).

Влияние параметров режима резания на температуру в зоне обработки определяется их влиянием на объем пластической деформации при резании металла, а также на силы трения и скорости относительного перемещения трущихся поверхностей.

На температуру резания большое влияние оказывает скорость резания (рис. 11).

 

 

Рис. 11. Зависимость температуры резания от скорости резания различных материалов

1 – сталь Ст3; 2 – сталь 40Л; 3 – чугун; 4 – латунь; 5 – алюминий

 

При скорости резания до 400м/мин быстро повышается температура инструмента, а при больших скоростях линии зависимостей располагаются более полого.

При точении стали резцами из стали Р18 получена следующая эмпирическая формула зависимости температуры резания от различных факторов:

, (11)

где С_q – коэффициент, зависящий от условий обработки, геометрии инструмента и свойств материала детали и резца;

j – главный угол резца в плане в град;

r – радиус скругления режущей кромки;

F – площадь поперечного сечения резца в мм²;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания, м/мин.

Подача и глубина резания оказывают меньшее влияние на изменение температуры резания, чем скорость резания. Это объясняется тем, что увеличивается теплоотвод от контактных поверхностей в тело резца и стружку.

 

Методика выполнения работы

а) Технологическое оснащение, исходные материалы и данные.

Оборудование: токарно-винторезный станок.

Приспособления: трехкулачковый самоцентрирующий патрон, задний центр.

Вспомогательный инструмент: токарный проходной правый прямой резец с j=45° из Т15К6.

Измерительные инструменты: штангенциркуль, милливольтметр, изолирующие прокладку провода.

Наиболее распространенным методом измерения температуры в зоне резания является метод естественной термопары, образованной обрабатываемым и инструментальным материалами.

Схема такой термопары представлена на рис. 12.

 

Рис. 12. Измерение температуры резца методом естественной

термопары

 

Горячим спаем такой термопары является зона резания, а холодным спаем – свободная часть обрабатываемой заготовки и инструментального материала резца. После соединения холодных концов естественной термопары с милливольтметром фиксируется термо-ЭДС, которая пропорциональна разности температур холодного и горячего концов термопары. Для того, чтобы электрическая цепь «заготовка – резец» замыкалась на милливольтметр, а не на «землю» заготовка должна быть изолирована в патроне, а задний центр 1 в пиноли задней бабки токарного станка прокладками. Резец также изолирован от суппорта станка. В результате тарировки термопары сталь 45-Т15К6, выполненной в расплаве свинца с помощью эталонной медь-константановой термопары, можно получить аналитическую зависимость, с помощью которой можно вычислить температуру в градусах Цельсия по показаниям «U» милливольтметра.

q° = 53U + 22 (12)

Заготовка: пруток из стали 45.

Задание: на основе экспериментальных исследований определить численные значения коэффициента С_q и показателей степени a, b, g в зависимости

q° = С_q × V^a × S^b × t^g(13)

Литература: по устройству применяемых средств технологического оснащения смотри рекомендуемую литературу [3, 9, 11, 13].

 

б) Порядок проведения работы.

1. Провести серию экспериментов.

Работа выполняется методом традиционного планирования экспериментов. Причем каждый из параметров режима резания (V, S, t) варьируется на трех уровнях, так как заранее известно, монотонное влияние каждой из этих переменных на независимую переменную – температуру в зоне резания. Таким образом, реализуется матрица 3´ 3´ 3=27 опытов. Значения независимых переменных приводятся в табл. 5.

 

Таблица 5

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. C. Сотворчество участников театрального процесса
2. II. Алгоритм процесса кибернетического моделирования.
3. II. Показатели использования основных производственных фондов предприятия
4. III. Показатели использования трудовых ресурсов
5. Int nProcess; // номер процесса (0-99), которому выделен блок (255 -
6. IV. Педагогические технологии на основе гуманно-личностной ориентации педагогического процесса
7. IV. Показатели использования материальных ресурсов, оборотных производственных фондов и оборотных средств
8. Text(0.3,0.45,'процесса','FontSize',10)
9. VI. Педагогические технологии на основе эффективности управления и организации учебного процесса
10. Абсолютные и обобщающие показатели.
11. Алгоритм оценки влияния вредных факторов на здоровье человека
12. Анализ влияния факторов методом разница