Технические науки /  Отраслевое машиностроение

 

Докт. техн. наук, проф.  В. Ф. Безъязычный

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный  технический  университет имени П. А. Соловьева»

 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ ПУТЕМ

РАСЧЕТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ КОНТАКТИРУЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

 

Для управления процессом обработки с целью обеспечения эксплуатационных свойств деталей  часто приходится решать вопрос об управлении качеством поверхностного слоя посредством назначения режима резания. В этом случае целесообразно назначать режим резания, обеспечивающий в зоне резания оптимальную температуру, при которой наблюдается минимум износа режущего инструмента. Скорость резания, соответствующая оптимальной температуре, называется оптимальной скоростью резания. При оптимальной температуре резания обеспечивают наиболее благоприятные показатели качества поверхностного слоя и эксплуатационные свойства.

При обработке на оптимальных режимах резания наблюдается минимум износа обработанной поверхности (рис. 1). Такая закономерность объясняется тем, что при оптимальной скорости резания обработанная поверхность имеет наиболее равномерное распределение высоты и шага неровностей (рис. 2).

Рис. 1. Зависимость величины износа от скорости резания при точении сплава ВТ9.

S = 0,2 мм/об,  t = 2 мм,  r = 0,5 мм,  a = 10°,

j = 45°, j1 = 15°, r1 = 30 мкм. Резец из ВК8.

D – величина износа обработанной

поверхности;  t1 – время трения.

Рис. 2. Профилограммы шероховатости обработанной поверхности при точении сплава ХН77ТЮР резцом из ВК8. S = 0,2 мм/об,

t = 2 мм,  r = 0,5 мм,  r1 = 30 мкм,  j = 45°,

g = a = 10°. Увеличение вертикальное –

2000, горизонтальное – 80.

 

В этом случае интенсивность изнашивания может быть определена по следующей формуле:

   ,        (2)

где  а1 – толщина среза;  n0 – оптимальная скорость резания, м/с;  а – температуропроводность обрабатываемого материала, м2/с;  l и  lp – теплопроводность обрабатываемого и инструментального материалов, Вт/(м × °K);  t – глубина резания;  b и e – угол заострения и угол при вершине резца в плане, радиан;  tp – сопротивление обрабатываемого материала пластическому сдвигу, Па;  a и g – задний и передний углы резца;  b – длина дуги контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом;  q – температура в зоне резания, °С;  сr – удельная объемная теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/м3 × °K;
m = a1/S – коэффициент, зависящий от геометрических параметров режущего инструмента;  с0 и n0 – безразмерные величины, определяемые по таблице 2.

Таблица 2

Значения величин с0 и n0

r1/a1

с0

n0

r1/a1 £ 0,05

3,65

0,125

0,05 < r1/a1 £ 0,1

5,31

0,25

0,1 > r1/a1

7,60

0,40

 

Таким образом, интенсивность изнашивания является функцией физикомеханических свойств обрабатываемого и инструментального материалов (сопротивление обрабатываемого материала пластическому сдвигу, теплопроводность и температуропроводность обрабатываемого и инструментального материалов, режим резания (скорость и глубина резания, подача), геометрических параметры режущей части инструмента (углы резца и радиусы при вершине резца в плане и округления режущих кромок). Результаты расчетов интенсивности изнашивания по предложенной зависимости приведены на рисунке 3.

 

Рис. 3. Зависимость интенсивности изнашивания от технологических условий обработки контактируемых поверхностей. Обрабатываемый материал сталь 40Х. Резец из Т14K6.

j = 90°;  j1 = 15°;  a = 10°;  g = 15°;  при Jh = f (S) – t = 1 мм,  r = 0,5 мм

при Jh = f (t) – S = 0,27 мм,  r = 0,5 мм

при Jh = f (r) t = 1 мм,  S = 0,3 мм/об.

Как показал анализ результатов расчетов, качественная характеристика интенсивности изнашивания в зависимости от технологических условий обработки представляется правильной. С увеличением подачи возрастают как высота неровностей обработанной поверхности, так и шаг неровностей, вследствие чего, увеличивается интенсивность изнашивания обработанной поверхности.

С увеличением радиуса при вершине резца в плане уменьшаются высота и шаг неровностей вследствие чего уменьшается интенсивность изнашивания обработанной поверхности. С увеличением глубины резания интенсивность изнашивания обработанной поверхности уменьшается при отношении подачи к глубине резания более 0,2. При дальнейшем увеличении глубины резания интенсивность изнашивания обработанной поверхности практически не меняется, что объясняется аналогичным изменением параметров шероховатости увеличении глубины резания.

Таким образом, на основе теоретических исследований представляется возможным расчетным путем определять триботехнические характеристики обработанных поверхностей или технологические условия обработки, обеспечивающие заданные эксплуатационные свойства.

 

      Литература

 

1.       Безъязычный В. Ф., Теория подобия в технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 12012. – 320 с.

2.       Рыжов Э. В. Контактная жесткость деталей машин. – М.: Машиностроение, 1966. – 244 с.

3.       Крагельский И. В. Основы расчетов на трение и износ. – М.: Машиностроение, 1977. – 422 с.

4.       Безъязычный В. Ф., Сутягин АН. Technological providing of surface layer wear resistance of machine components. «TRIBOLOGY» issue. Romania, 2011. – p. 15 – 18.