Температура резания твердых сплавов

13.09.2019

Как уже указывалось, температура играет большую роль при возникновении нароста на резце и при износе режущей кромки. Для стальных инструментов, у которых с ростом температуры падает прочность и твердость, температура резания имеет решающее значение. При применении твердосплавных инструментов критический диапазон температур лежит гораздо выше, чем у быстрорежущей стали, не говоря уже об углеродистой. Тем не менее, весьма важно знать природу теплообразования на режущей кромке и выяснить температуру резания и ее влияние на стойкость твердосплавных инструментов.

Теплообразование и определение температуры резания


Энергия, затрачиваемая при резании металлов, почти полностью превращается в тепло. Соответственно работе, затрачиваемой при обработке резанием, можно и возникающее количество тепла подразделить на теплоту стружкообразования, теплоту деформации и теплоту трения. Распределение возникающей теплоты между обрабатываемым изделием, инструментом и стружкой показано на рис. 216 для нормальных условий; при неблагоприятных условиях резания (неправильные углы резания, неблагоприятное поперечное сечение стружки, тупой резец) увеличиваются сопротивление резанию и одновременно температура при резании, причем на нагрев инструмента и изделия приходится значительно большая доля тепла.
Температура резания твердых сплавов

Для нагрева инструмента решающее значение имеет не общее количество теплоты само по себе, а лишь в сочетании с ее распределением. Для стойкости инструмента решающее значение имеет, несомненно, установившаяся равновесная температура на режущей кромке инструмента, т. е. в месте соприкасания инструмента с обрабатываемым изделием. Эта так называемая температура резания зависит от количества образуемого тепла, от теплопроводности инструмента, изделия и стружки, от величины сечений, отводящих тепло, от потери тепла излучением, от искусственного охлаждения и др., она имеет решающее значение для процесса обработки резанием и для стойкости инструмента. Определению температуры резания были посвящены многочисленные исследования с применением калориметрических и термоэлектрических методов или основанных на теплоизлучении, а также красок-индикаторов.

Факторы, оказывающие влияние на температуру резания. Условия резания. При обработке любых материалов с увеличением скорости резания, глубины и подачи повышается температура. Это повышение более резко выражено при обработке стали, чем при обработке чугуна. Наибольшее влияние оказывает скорость резания, затем подача; влияние глубины резания незначительно. При анализе удельного давления резания было установлено, что для лучшего использования мощности благоприятнее толстая стружка, следовательно, большая подача. В отношении напряжения режущей кромки выгоднее тонкая стружка (в связи с теплообразованием), т. е. большая глубина резания и малая подача. Так как температура резания оказывает решающее влияние на стойкость резца, рекомендуется применять малую подачу и большую глубину резания.

Кремер установил, что при обработке стали твердым сплавом на высоких скоростях резания (50—500 м/мин) температура резания возрастает значительно медленнее, чем в области

низких скоростей резания; необходимо, конечно, иметь в виду, что в последнем случае измерение становится ненадежным вследствие образования нароста на режущей кромке (рис. 217). Как уже отмечалось, с повышением скорости резания деформация обрабатываемого материала и стружки уменьшается и кристаллиты обрабатываемого материала не вырываются, а как бы срезаются. Таким образом, расход энергии становится меньше, следовательно, уменьшается И теплообразование.

Материал обрабатываемого изделия. Количество тепла, выделяемое при резании разных материалов, весьма различно. Чем выше прочность материала, тем больше сопротивление резанию и теплообразование. Так, например, при обработке стали и чугуна возникают значительно более высокие температуры, чем при обработке цветных и легких металлов. У стали также возникающая температура значительно выше, чем у чугуна. Ho это различие нельзя объяснить различием удельных давлений резания. Во всяком случае нагрев режущей кромки при обработке чугуна меньше, чем при обработке стали. Этот факт можно объяснить тем, что для режущей кромки решающее значение имеет не абсолютное количество тепла, образуемого в процессе резания, а та его доля, которая уходит в резец. Решающее значение при этом имеют режим резания и образование стружки. Стальная стружка освобождается от резца не сразу позади режущей кромки, а скользит по передней грани пластинки, завиваясь в спираль. Вследствие этого увеличивается не только поверхность соприкосновения стружки (являющейся главным носителем тепла) с режущей кромкой, но и продолжительность соприкосновения. В отличие от стальной стружки менее деформированная и значительно более холодная чугунная стружка сразу же спадает с лезвия. Поверхность и время соприкосновения, следовательно, весьма малы, так что и температура при резании значительно ниже. Так как интенсивность прироста температуры при резании чугуна меньше, чем при резании стали, то и влияние подачи на скорость резания сказывается у чугуна меньше, чем у стали.

Известное влияние имеют также теплопроводность и теплоемкость обрабатываемого изделия; чем больше его теплопроводность, тем быстрее отводится тепло с места его возникновения. Чем больше теплоемкость обрабатываемого изделия, тем больше тепла затрачивается на его нагрев и тем ниже температура режущей кромки и стружки.

Материал инструмента. Теплопроводность и теплоемкость оказывают такое же влияние на температуру резания, как соответствующие свойства обрабатываемого изделия. Теплопроводность BK твердых сплавов значительно превышает теплопроводность быстрорежущей стали. Это благоприятно сказывается при обработке материалов, дающих короткую стружку, у которых нагрев режущей кромки и без того не очень значителен. Применяемые для обработки стали TK твердые сплавы имеют в зависимости от содержания карбида титана примерно такую же или более низкую теплопроводность, чем быстрорежущая сталь. Ho этот недостаток, который мог бы сказаться в повышении температуры резания, едва ли имеет реальное значение, так как режущие свойства твердых сплавов не зависят в такой мере от температуры, как режущие свойства стали. То же справедливо и в отношении теплоемкости твердых сплавов, которая значительно ниже теплоемкости быстрорежущей стали.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна