Дослідження температури різання при точінні високотвердих чавунів

Abstract

Мета. Дослідження сил і температури в зоні різання при механічній обробці високотвердих чавунів спеціальними збірними різцями з напайними вставками нібориту та кібориту. Встановлення впливу геометричних характеристик різального інструменту, режимів різання та твердості оброблюваного матеріалу на температуру. Методика. Методи проведення досліджень базувалися на основах теорії різання та різального інструменту, матеріалознавчих властивостях інструментального та оброблюваного матеріалу. Використання дослідницького стенду зі спеціальною апаратурою. Результати. Експериментально досліджено характер зміни сил різання температури від глибини t, подачі S і швидкості v різання. Обгрунтовано безконтактний спосіб вимірювання температури в зоні різання під час точіння високотвердих чавунів різного хімічного складу ріжучими пластинами з ПСТМ марки ніборит і кіборит. Показано, що різні умови проведення вимірювань (режими точіння, геометрія ріжучої частини і ступінь затуплення різців, твердість і марка оброблюваної сталі) не дають змоги визначити усереднений коефіцієнт пропорційності CQ. Твердість оброблюваного матеріалу впливає на сили різання та температуру. За ідентичних умов точіння чавунів твердістю від 220 до 610 НВ температура зростає в 1,9 рази. Експериментально встановлено, що при зростанні нормальної і дотичної сил на задній поверхні різця в міру розвитку її зносу спостерігається додатковий приріст загальної сили різання і потужності теплового джерела – температура підвищується в 1,3 рази. Наукова новизна. Встановлено, що зростання температури різання пов’язане з випереджаючим зростанням потужності тепловиділення над інтенсивністю тепловідведення (з погіршенням умов відведення тепла від вершини леза). Доведено вплив геометричних параметрів інструменту та твердості оброблюваного матеріалу на температуру при точінні високотвердих чавунів. Практична значимість. Отримані експериментальні данні дадуть змогу розробити математичну модель з урахуванням геометричних параметрів інструменту, твердості оброблюваного матеріалу та силових і енергетичних показників процесу різання.

Purpose. To study the forces and temperature in the cutting zone during machining of high-hard cast iron with special prefabricated cutters with brazed niborite and ciborite inserts. To determine the influence of geometric characteristics of the cutting tool, cutting modes and hardness of the material being machined on the temperature. The methods. The research methods were based on the basics of cutting theory and cutting tools, material science properties of the tool and the material being processed. The research stand with special equipment was used. Findings. The nature of the change in cutting forces temperature with depth t, feed rate S and cutting speed v was experimentally investigated. A non-contact method of measuring the temperature in the cutting zone during turning high-hard cast irons of different chemical composition with cutting inserts made of niborite and ciborite PSM has been substantiated. It is shown that different measurement conditions (turning modes, cutting geometry and the degree of blunting of the cutters, hardness and grade of the machined steel) do not allow determining the average proportionality coefficient CQ. The hardness of the material being machined affects the cutting forces and temperature. Under identical turning conditions for cast irons with a hardness of 220 to 610 HB, the temperature increases by 1,9 times. It has been experimentally established that with the growth of normal and tangential forces on the back surface of the cutter as its wear develops, an additional increase in the total cutting force and heat source power is observed – the temperature increases by 1,3 times. The originality. It was found that the increase in cutting temperature is associated with an outstripping increase in heat generation power over the heat removal rate (with a deterioration in the conditions of heat removal from the top of the blade). The influence of the geometric parameters of the tool and the hardness of the material being machined on the temperature during turning of high-hard cast irons has been proved. Practical implementation. The experimental data obtained will make it possible to develop a mathematical model taking into account the geometric parameters of the tool, the hardness of the material being processed, and the power and energy parameters of the cutting process.