Изучение процесса ударного резания материалов для выбора оптимального инструмента | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №23 (103) декабрь-1 2015 г.

Дата публикации: 04.12.2015

Статья просмотрена: 52 раза

Библиографическое описание:

Рустамова М. У., Низомаддинов И. М. Изучение процесса ударного резания материалов для выбора оптимального инструмента // Молодой ученый. — 2015. — №23. — С. 215-217. — URL https://moluch.ru/archive/103/23717/ (дата обращения: 18.10.2018).



 

В статье рассмотрен процесс ударного резания материала, проведен сравнительный анализ для подбора оптимального инструментального материала.

Ключевые слова: резание металлов, прерывистое резание, ударная нагрузка, устойчивость.

 

Во время обработки на токарных станках нередки явления ударного резания материалов, инструмент и заготовка в этом случае подвергаются более интенсивному воздействию и циклическим нагрузкам. Причиной замены инструмента чаще является не износ, а его разрушение. Установлено, что основными проблемами при прерывистом резании являются адгезионные явления, циклические тепловые воздействия и ударные нагрузки, вследствие чего стойкость инструмента становится малопрогнозируемой и слабо управляемой. Прерывистое резание обладает целым рядом специфических особенностей, а именно: 1) цикличность механических и тепловых нагрузок; 2) наличие переходных процессов при врезании и выходе инструмента; 3) повышенный уровень вибраций [1]. Многие исследователи отмечают значительное снижение стойкости режущего инструмента, работающего в условиях прерывистого резания, и связывают это с наличием переходных процессов при врезании и выходе инструмента. Некоторые считают, что основной причиной снижения стойкости, является механические нагрузки, имеющие ударный характер в момент первоначального контакта с заготовкой и обуславливающих появление послеударных вибраций или то что основной причиной выхода из строя инструмента является перераспределение нагрузок в момент выхода инструмента из заготовки. Выход из строя инструмента происходит из-за разрушения его режущей части. Разрушение делиться на хрупкое и пластичное. Силовая нагрузка на инструмент является не единственной причиной хрупкого разрушения [1]. При прерывистом резании не менее важное значение имеют термические напряжения, особенно для инструментов, оснащенных пластинками твердых сплавов. При фрезеровании торцовыми фрезами на контактных поверхностях зубьев в период резания возникают сжимающие термические напряжения. Во время холостого хода зубьев вследствие теплопроводности и вентиляционного эффекта температура контактных поверхностей снижается до 1/3 температуры рабочего хода. В результате резкого снижения температуры поверхностные слои твердого сплава оказываются менее нагретыми, нежели внутренние, и на контактных поверхностях зубьев сжимающие напряжения заменяются растягивающими. Перемена знака напряжений имеет циклический характер с числом циклов в минуту, равным числу оборотов заготовки. Изменение знака напряжений после определенного числа циклов вызывает появление усталостных трещин, располагающихся на передней поверхности перпендикулярно главному лезвию и переходящих на заднюю поверхность. Появление трещин связано с определенными критическими скоростью и температурой резания, а также с физико-механическими свойствами твердых сплавов. Скалывание режущей части инструмента при прерывистом резании в значительной степени определяется углом заострения β и передним углом γ. Толщина среза а оказывает большее влияние на скалывание, по сравнению с шириной среза b, а скорость резания и среда влияют в меньшей степени. Исходя из этого, можно сделать предположение о том, что при данном угле заострения резцу с большим передним углом соответствует большая предельная толщина среза, так как в этом случае силы резания уменьшаются и, следовательно, уменьшаются напряжения в режущей части инструмента. При прерывистом резании периодически повторяющиеся нагрузки и разгрузки контактных поверхностей при определенных условиях сказываются на стойкость инструментов [1]. Это наблюдается при работе инструментом из твердых сплавов, для, которых в определенных условиях стойкость при прерывистом резании может быть значительно ниже. Основной причиной снижения стойкости твердосплавных инструментов при прерывистом резании является появление микрои макротрещин, у которых концентрируется износ передней и задней поверхностей. Возникновение и развитие трещин связано с циклическим охлаждением контактных поверхностей инструмента при холостом ходе лезвий. Все то, что усиливает охлаждение передней и задней поверхностей при холостом ходе, увеличивает растягивающие напряжения в поверхностных слоях твердого сплава, способствует более интенсивному образованию трещин и снижает стойкость инструмента. Степень уменьшения периода стойкости инструмента в первую очередь определяется длительностью холостого хода. Чем больше время холостого хода, тем сильнее прерывистость процесса резания уменьшает стойкость инструмента [2]. Помимо продолжительности холостого хода на снижение периода стойкости влияет и продолжительность рабочего хода, в течение которого происходит, прогрев пластинки твердого сплава. При малом времени рабочего хода внутренние слои твердого сплава не успевают достаточно прогреться, а поэтому растягивающие напряжения при холостом ходе становятся значительно меньше, что приводит к меньшей потере стойкости. Возрастание времени холостого и рабочего ходов главного лезвия не может непрерывно сопровождаться уменьшением стойкости. Увеличение продолжительности холостого и рабочего ходов будет приводить к снижению периода стойкости только до тех пор, пока сохраняются условия максимально возможного нагрева глубинных слоев и максимально возможного охлаждения поверхностных слоев пластинки твердого сплава. При дальнейшем увеличении времени холостого хода можно ожидать не снижения стойкости инструмента, а увеличения вследствие уменьшения числа циклов нагрева и охлаждения. При прерывистом резании марку твердого сплава необходимо выбирать, исходя из длительности холостого хода. Чем больше это время, тем более прочный твердый сплав необходимо применять. В настоящее время установлено, что разрушение режущей кромки твердосплавного резца при прерывистом резании может иметь место в результате чисто механического воздействия при отсутствии термических трещин. Скалывание твердосплавного инструмента в условиях прерывистого резания происходит при первых циклах в момент врезания в обрабатываемый материал и является следствием ударных сил. Влияние ударного взаимодействия инструмента и заготовки на износ и разрушение режущей части инструментов в большой мере зависит от интенсивности удара, связанной с процессом формирования начальной стружки. Интенсивность удара определяется скоростью возрастания силы резания, причем, чем она больше, тем выше интенсивность удара. От интенсивности удара, в свою очередь, зависит выкрашивание режущих кромок инструментов и вибрации. Можно сделать вывод о том, что, важнейшим показателем стойкости инструмента является физико-химическое состояние материала и его геометрия. Так же наблюдается с увеличением глубины резания увеличение стойкости пластины. Что объясняется увеличением толщины и ширины среза, а, следовательно, снижение удельной нагрузки на режущую кромку пластины. Следовательно, при правильном подборе всех этих составляющих, негативное влияние процесса прерывистого резания будет сводиться к минимуму.

 

Литература:

 

  1. Латыпов Р. А. Предпосылки управления качеством формируемого покрытия и соединения его с деталью при восстановлении и упрочнении деталей электроконтактной приваркой компактных и порошковых материалов. Том 98. — М.: ГОСНИТИ, 2006, с. 76–80.
  2. Подураев В. Н. Обработка резанием с вибрациями. — М.: Машиностроение, 2009г. C. 350
Основные термины (генерируются автоматически): прерывистое резание, твердый сплав, рабочий ход, холостой ход, интенсивность удара, задняя поверхность, стойкость инструмента, главное лезвие, передний угол, холостой ходя.


Ключевые слова

устойчивость., ударная нагрузка, резание металлов, прерывистое резание

Похожие статьи

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале...

В ходе эксплуатации режущего инструмента, основная нагрузка

Существует ряд технологий обработки рабочих поверхностей, которое придает им дополнительное

Многослойные износостойкие твердые покрытия имеют повышенную трещиностойкостью, улучшенной...

Заточка и стойкость ножей для резания пищевых материалов

Ключевые слова: режущий инструмент, лезвия, износ, стойкость, макро и

Резание пищевых материалов изучается, главным образом с позиций установления эмпирических

Стойкость ножей зависит от интенсивности изнашивания режущей кромки, которое сопровождается...

Влияние режимов резания на показатели устойчивости режущей...

где r — радиус кривошипа, a — текущий угол поворота кривошипа. При этом полагаем, что

и в первую очередь определяется скоростью вращения коленчатого вала, массой и величиной хода ножа.

рабочую жесткость jp, представляющую собой жесткость ножа в процессе резания.

Оптимальные характеристики дисковых ножей передвижных...

Этот фактор увеличивает сжатие и трение продукции, что сказывается на количестве отходов и брака, возрастании шероховатости поверхности среза.

где: – составляющая силы резания на лезвии в направлении движения продукции, φ — угол, зависящий от взаимной компоновки...

Оптимальная обработка изделий из композиционных материалов

В итоге шероховатость поверхности тоже уменьшается. При этом при заднем угле более 30º снижается прочность режущего клина и его теплоотводящая способность.

Рис. 6 Главные углы резания в плане (от 30º до 60º).

Прерывистая

Формирование режущей кромки ножей скользящего резания

Качество рабочей зоны ножей скользящего резания может характеризоваться двумя группами параметров: Геометрическими (угол заострения, прямолинейность лезвия и т. д.) и

Это приводит к тому, что весь период стойкости или значительную его часть инструмент...

Особенности режущего инструмента с многофункциональным...

Особенности режущего инструмента с многофункциональным покрытием для резания труднообрабатываемых материалов.

Рисунок 1. График зависимости износа по задней поверхности hз от времени резания T пластин из твердого сплава ВРК-13 без покрытия и с...

Повышение качества обработанной поверхности за счет...

Современный режущий инструмент имеет шероховатость передней и задней поверхностей Ra=0,63…1,25 мкм, что также

Высокоскоростной методы при режимах затачивания V=260 м/с, S=1…1,5 м/мин и t=0,01 мм/дв. ход позволяет получать лезвие с остротой 1…2 мкм (Рис. 3).

Эксплуатационные показатели современных твердосплавных СМП...

В качестве инструмента использовали резец PCLNR 2525-К12 (с углами φ=95º, φ1=5º).

Оценка стружкодробящей способности передних поверхностей сравниваемых сплавов показало следующее.

ОАО «Кировградский завод твердых сплавов». Каталог.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Покрытие для режущего инструмента | Статья в журнале...

В ходе эксплуатации режущего инструмента, основная нагрузка

Существует ряд технологий обработки рабочих поверхностей, которое придает им дополнительное

Многослойные износостойкие твердые покрытия имеют повышенную трещиностойкостью, улучшенной...

Заточка и стойкость ножей для резания пищевых материалов

Ключевые слова: режущий инструмент, лезвия, износ, стойкость, макро и

Резание пищевых материалов изучается, главным образом с позиций установления эмпирических

Стойкость ножей зависит от интенсивности изнашивания режущей кромки, которое сопровождается...

Влияние режимов резания на показатели устойчивости режущей...

где r — радиус кривошипа, a — текущий угол поворота кривошипа. При этом полагаем, что

и в первую очередь определяется скоростью вращения коленчатого вала, массой и величиной хода ножа.

рабочую жесткость jp, представляющую собой жесткость ножа в процессе резания.

Оптимальные характеристики дисковых ножей передвижных...

Этот фактор увеличивает сжатие и трение продукции, что сказывается на количестве отходов и брака, возрастании шероховатости поверхности среза.

где: – составляющая силы резания на лезвии в направлении движения продукции, φ — угол, зависящий от взаимной компоновки...

Оптимальная обработка изделий из композиционных материалов

В итоге шероховатость поверхности тоже уменьшается. При этом при заднем угле более 30º снижается прочность режущего клина и его теплоотводящая способность.

Рис. 6 Главные углы резания в плане (от 30º до 60º).

Прерывистая

Формирование режущей кромки ножей скользящего резания

Качество рабочей зоны ножей скользящего резания может характеризоваться двумя группами параметров: Геометрическими (угол заострения, прямолинейность лезвия и т. д.) и

Это приводит к тому, что весь период стойкости или значительную его часть инструмент...

Особенности режущего инструмента с многофункциональным...

Особенности режущего инструмента с многофункциональным покрытием для резания труднообрабатываемых материалов.

Рисунок 1. График зависимости износа по задней поверхности hз от времени резания T пластин из твердого сплава ВРК-13 без покрытия и с...

Повышение качества обработанной поверхности за счет...

Современный режущий инструмент имеет шероховатость передней и задней поверхностей Ra=0,63…1,25 мкм, что также

Высокоскоростной методы при режимах затачивания V=260 м/с, S=1…1,5 м/мин и t=0,01 мм/дв. ход позволяет получать лезвие с остротой 1…2 мкм (Рис. 3).

Эксплуатационные показатели современных твердосплавных СМП...

В качестве инструмента использовали резец PCLNR 2525-К12 (с углами φ=95º, φ1=5º).

Оценка стружкодробящей способности передних поверхностей сравниваемых сплавов показало следующее.

ОАО «Кировградский завод твердых сплавов». Каталог.

Задать вопрос