Podobná témata vědecké práce o mechanice a strojírenství, autor vědecké práce – Rosenberg Alexander Mineevich, Nassonov K. A.
Text vědecké práce na téma “Faktory ovlivňující proces deformace při řezání”
TOMSKOVÝ ŘÁD ČERVENÉHO PRAHU PRACOVNÍ POLYTECHNIKY1 Ročník 85 INSTITUT pojmenovaný PO S. M. KIROVI 1957
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ PROCES DEFORMACE
A. M. ROSENBERG a K. A. NASSONOV
Proces řezání je proces plastické deformace řezané kovové vrstvy. Pro odstranění třísek je třeba na řezný nástroj vyvinout určitou sílu, nazývanou řezná síla.
Stanovení velikosti řezné síly je nezbytnou podmínkou jak při výpočtu a návrhu kovoobráběcích strojů, tak při stanovení přesnosti obrábění součástí.
U známého řezu bude velikost řezné síly záviset na fyzikálních a mechanických vlastnostech zpracovávaného kovu a [na stupni deformace řezané vrstvy.
. Velmi důležitým bodem teorie obrábění je tedy otázka faktorů ovlivňujících míru deformace třísky v době jejího vzniku. Je třeba poznamenat, že v současné době nepanuje mezi výzkumníky všeobecná shoda o vlivu různých parametrů řezného procesu na míru deformace třísky, kterou lze kvalitativně charakterizovat velikostí smršťování třísky.
V odborné literatuře lze nalézt komentáře, že velikost smršťování třísky při konstantním úhlu řezu je přímo ovlivněna fyzikálními a mechanickými vlastnostmi zpracovávaného kovu, rychlostí posuvu, hloubkou řezu a dalšími parametry.
Takže „například prof. Besprozvanny I.M. [1] poznamenává, že míra smrštění třísek přímo závisí na plastických vlastnostech zpracovávaných materiálů. V díle Prof. Krivoukhova V. A. a Ph.D. Nevzorova A.I. [2] existuje závěr, že „zvýšení posuvu a hloubky řezu ve studovaném rozsahu jejich hodnot vede ke snížení podélného smrštění (C); v tomto případě má posuv větší vliv než hloubka řezu.“ Konečně v učebnici řezání kovů [3] je uvedeno, že „úhel v *) závisí také na tloušťce třísek, řezné rychlosti a fyzikálních a mechanických vlastnostech zpracovávaného kovu.
Nelze než souhlasit s tím, že všechny výše uvedené faktory ovlivňují smršťování třísek, ale fyzikální interpretace tohoto vlivu je podle našeho názoru často mylná.
Domníváme se, že pro daný úhel řezu je velikost smrštění třísky (tedy velikost deformace vrstvy řezu) zcela a jednoznačně určena hodnotou koeficientu tření mezi třískami a čelní plochou řezného nástroje. . Vliv všech ostatních faktorů procesu řezání (rychlost, posuv, hloubka, fyzikální a mechanické vlastnosti zpracovávaného materiálu, teplota řezání) na smrštění
β je úhel, který určuje polohu roviny maximálních tečných napětí a následně i velikost smršťování třísky. V tomto článku budeme tento úhel dále označovat
třísky mohou být ovlivněny pouze odpovídající změnou koeficientu tření.
Pokud ale během procesu řezání při daném řezném úhlu existuje určitá hodnota koeficientu tření, pak tato hodnota koeficientu tření odpovídá zcela určité hodnotě smrštění třísky, bez ohledu na to, jaké hodnoty měly ostatní parametry procesu. Níže se pokusíme dokázat vyjádřený názor.
V roce 1893 prof. Zvochin K.A. [4] analyticky získal rovnici pro úhel ^
kde: p! je úhel, který určuje polohu roviny střihu, £ je úhel řezu,
¡a a ¡^1 jsou koeficienty vnějšího a vnitřního tření.
Již zde tedy existuje náznak, že úhel ^ (a následně jím určená velikost smrštění třísky C) závisí na úhlu řezu a koeficientu tření.
Ve výše uvedené rovnici prof. Zvorykina K. A. ani rychlost posuvu, řezná rychlost, ani fyzikální a mechanické vlastnosti kovu, ani jiné parametry řezného procesu nenacházejí svůj nezávislý vliv na úhel ^ (resp. na smršťování třísky).
Na základě experimentálních studií byl v roce 1949 prof. Rosenberg A.M. a prof. Eremin A.N. [5] dospěl k závěru, že „se změnou teploty na čelní ploše se mění koeficient tření třísek na čelní straně a geometrie nánosu, která určuje směr výsledné síly. na přední straně. Směr výsledné síly zase určuje polohu roviny maximálních smykových napětí a velikost smrštění.“ To znamená, že zde je zdůrazněno, že velikost smrštění závisí pouze na směru výsledné síly na povrchu čela, která je zase určena geometrií nástroje (úhlem čela) a koeficientem tření. Ostatní parametry řezného procesu mohou ovlivnit velikost smrštění pouze potud, pokud mění součinitel tření třísek podél povrchu čela.
Tento postoj uspokojivě potvrzují rozsáhlá experimentální data získaná v posledních letech různými výzkumníky.
Experimentálně poprvé závislost C – pro konstantní úhel čela ->” 10° získal N. N. Zorev [6]. Zpracováním byly podrobeny různé jakosti oceli. Graf podaný autorem poskytl dobrou kombinaci experimentálních bodů pro širokou škálu ocelí na jedné společné křivce. N. N. Zorev však činí výhradu, že u různých materiálů by se vzhledem k rozdílu v jejich mechanických vlastnostech, které určují napjatý stav plastické zóny, neměly křivky C -/H^) shodovat. Autor uvádí, že dobré vyrovnání experimentálních bodů na jedné společné křivce je vysvětleno přímým vlivem řezné rychlosti na orientaci hlavních os deformace v plastické zóně.
Takový předpoklad není podle našeho názoru dostatečně přesvědčivý. Ve skutečnosti je obtížné předpokládat, že kombinovaný vliv mechanických vlastností zpracovávaného materiálu a řezné rychlosti by ve všech případech vedl ke kombinaci experimentálních bodů na jedné společné závislosti. Přítomnost jednoznačného vztahu mezi smršťováním třísky a koeficientem tření objektivně ukazuje na určitou roli
koeficient tření třísky podél předního čela při tvorbě třísky. V tomto jednoznačném spojení nenalezli svou nezávislost.
Na smršťování třísek mají významný vliv různé fyzikální a mechanické vlastnosti zpracovávaných kovů.
O něco později, v letech 1952-1953. L. A. Khvorostukhin [7] zjistil, že vztah mezi koeficientem tření a smrštěním třísky získaný N. N. Zorevem je dobře potvrzen při soustružení různých jakostí oceli a pro úhly čela m -4-20°; +10°, 0° – 10e (obr. 1).
o-StYu 0,-ZOKhGS b-StL •A -9KS
1.5 ,0 g.5 z 0 3,5 4.0 45 5.
Smrštění lusků C Obr. 1
Tabulka 1 ukazuje chemické složení ocelí podrobených zpracování. Jsou zde také uvedeny některé jejich fyzikální a mechanické vlastnosti.
Třída oceli Co/0 MP°/0 5Р/0 Сг° 0 N1% TsOD, kg 5,1 2 MM1 p
10 0,05–0,15 0,35–0,65 0,17–0,37 _ _ _ 54,6 0,28 110–116
ST-4 0,18-0,27 0,4-0,7 0,12-0,35 — — — 62 0,25 132
30 0,25—0,35 0,25—0,35 0,17-0,37 0,3 — — 77 0,2 150
ШХ—15 0,95-1,1 0,2-0,4 0,15 0,35 1,3-1,65 0,2 — 83,8 0,27 199—204
zohgs 0,25-0,35 0,8-1,1 0,9-1,2 0,8-1,1 — 84,5 0,23 198
9ХС 0,85 -0,95 0,3-0,6 1,2-1,6 0,95-1,25 0,3 – 94,5 0,155 197-202
12ХНЗА 0,17 0,25-0,55 0,17-0,37 0,8-1,1 0,5 – 78 0,165 178
EYa1T 0,15 0,9 0,7 17,44 10,2 0,5 85,5 0,455 163—167
Zde c0 je podmíněná mez kluzu,
n je index polytropního napětí pod tlakem, Hb je tvrdost podle Brinella. V tomto případě byly experimenty pro každý z úhlů čela prováděny s různými posuvy, hloubkami řezu a při různých řezných rychlostech.
Všechny tyto faktory, stejně jako rozdíl ve fyzikálních a mechanických vlastnostech zpracovávaných ocelí, však nenalezly svůj nezávislý vliv v závislosti C =/([!). Pro každý z úhlů čela pozorujeme uspokojivé vyrovnání všech experimentálních bodů do jedné společné křivky a relativní umístění experimentálních bodů na grafech nesouvisí s žádnými dalšími parametry procesu řezání.
Zde by bylo vhodné poznamenat, že závislost C – /(5), kterou ve své práci uvádí prof. Krivoukhov V. A. a Ph.D. Nevzorov A.I. [2], získali během experimentů s konstantní řeznou rychlostí. Je zcela přirozené, že s nárůstem tloušťky řezu (posuvu) docházelo ke zvyšování řezné teploty, doprovázené poklesem koeficientu tření třísek na čelní ploše řezného nástroje, což způsobilo pokles množství smrštění třísek se zvýšením posuvu. To druhé vysvětlují autoři díla odlišně. Jejich pohled bude zřejmý z následující poznámky: „je přirozené, že při vysoké řezné rychlosti a malé tloušťce obrobku má čas se při deformaci zahřát; u větších tlouštěk třísek tomu tak nemusí být. V důsledku toho se s rostoucím posuvem 5 smršťování třísek snižuje.“ Toto vysvětlení je podle našeho názoru nepřesvědčivé. Za prvé, pokud by tloušťka řezu (posuv) měla přímý vliv na velikost smrštění třísky v důsledku různých tepelných vlastností třísek různých tlouštěk, pak by se při konstantní teplotě řezání očekávalo větší smrštění tenkých třísek. Jak však ukazují experimenty [5,8], smršťování třísky při konstantní řezné teplotě se změnou posuvu prakticky nemění. V námi uvažované práci její autoři navíc uvádějí graf závislosti C = /”(1/) při konstantním posuvu 5 – 0,15 mm¡ot.
Z tohoto grafu je patrné, že v rozsahu řezné rychlosti 50–600 m/min smršťování třísky znatelně klesá s rostoucí řeznou rychlostí (a tedy s rostoucí teplotou řezu). V tomto případě třísky odcházejí stále více zahřáté. Pokud se budeme držet pohledu autorů [2], pak bychom očekávali zvýšení smrštění třísky, jelikož při konstantní tloušťce řezu by se více zahřáté třísky měly více deformovat. Ve skutečnosti tomu tak však není.
Jednoznačný vztah mezi součinitelem tření a stupněm plastické deformace řezané kovové vrstvy, který zaznamenali N. N. Zorev a L. A. Khvorostukhin, nastává nejen při soustružení ocelí. Dokládají to experimenty Promptova A. I. [9] na čelním frézování ocelí (obr. 2).
Je zřejmé, že pokud se smršťování třísky zvyšuje s rostoucím koeficientem tření, pak se bude zvyšovat i relativní posun e. Na Obr. Graf ukazuje obrázek 2. Zde jsou body získané z
údaje z experimentů provedených na ocelích 10, 35, U10, 12ХНЗА, 40Х s měnícími se řeznými parametry v následujících mezích: řezná rychlost V = 56–450 m!min, posuv na zub = 0,027–0,21 mm!zub, hloubka řezu ¿ — 1,5 – 8 mm a hlavní úhel v půdorysu av = 52 – 90°. Z výše uvedeného grafu je zřejmé, že relativní posun je při změně řezných podmínek v dosti širokém rozsahu uspokojivě určen součinitelem tření třísek na povrchu čela.
V tabulce 2 uvádíme výsledky experimentů Yu. A. Rosenberga [10] na soustružení šedé litiny.
Rozbor tabulky ukazuje, že při soustružení litiny při konstantním úhlu čela je pozorován stejný kvalitativní vztah mezi koeficientem tření a stupněm deformace, protože s rostoucím úhlem tření ^ úhel pA
se sníží a následně se smrštění třísky zvýší, protože existuje vztah mezi smrštěním třísky a úhlem:
