Инструментальные стали и твердые сплавы. Стали с особыми физико-химическими свойствами

 

Главный передний угол измеряют в плоскости между следом передней поверхности лезвия и следом плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. С увеличением этого угла инструмент легче врезается в заготовку, снижаются силы резания и расход мощности, улучшаются условия схода стружки и качество обрабатываемой поверхности. Чрезмерное увеличение угла приводит к снижению прочности лезвия, увеличению износа и ухудшению условий теплоотвода.

Хрупкие и твердые металлы следует обрабатывать инструментом с малыми или даже отрицательными углами , мягкие и вязкие — с большими .

Главный задний угол измеряют в плоскости между следом плоскости резания и следом главной задней поверхности. уменьшает трение между главной задней поверхностью резца и поверхностью резания, то есть износ инструмента и силы резания. Но чем он больше, тем ниже прочность лезвия. назначают, исходя из упругой деформации и материала заготовки.

Вспомогательный задний угол измеряют в плоскости между следом вспомогательной задней поверхности и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку  перпендикулярно . уменьшает трение между этой поверхностью и поверхностью заготовки, то есть силы резания.

Главный угол в плане измеряют в плоскости между и направлением подачи. С его уменьшением улучшается качество обработки ( ); уменьшается толщина и растет ширина срезаемого слоя (то есть увеличивается активная рабочая длина режущей кромки), сила и температура резания, приходящиеся на единицу , уменьшаются, что снижает износ инструмента. Одновременно резко возрастает сила резания, направленная перпендикулярно оси заготовки, то есть ее деформирование.

Вспомогательный угол в плане — угол в плоскости между проекцией вспомогательной режущей кромки на и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением снижается, увеличивается прочность вершины резца, уменьшается его износ, но растут силы резания.

Угол наклона режущей кромки — угол в плоскости между режущей кромкой и основной плоскостью . С его увеличением качество обработки ухудшается.

Углы , , и могут изменяться из-за погрешностей установки резца. Если вершина находится выше линии центров, то угол увеличивается, а уменьшается. Неперпендикулярность оси резца линии центров ведет к изменению углов и . Углы и существенно изменяются при работе с большими подачами и нарезании резьбы и становятся переменными величинами при обработке сложно профильных деталей. Это надо учитывать при изготовлении резцов.

Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит под действием внешней силы, приложенной к ней со стороны инструмента. В результате сопротивления деформированию возникают реактивные силы, действующие на инструмент: и — упругого и пластичного деформирования, направленные перпендикулярно передней и главной задней поверхностям (см. рис.7а) и силы трения и , направленные вдоль этих поверхностей. Сила резания является равнодействующей этих сил:

 

.

Рисунок 3 - Составляющие и разложение сил резания

 

Считают, что точка приложения силы находится на главной режущей кромке инструмента (рис.3 б). Однако и величина, и направление, и точка приложения в процессе резания являются переменными из-за неоднородностей структуры обрабатываемого металла, непостоянства параметров срезаемого слоя, изменения угла и в процессе резания и других факторов. Для расчетов прочности инструмента и узлов станка, мощности привода и др. используют не , а ее составляющие по координатным осям станка. Для токарного станка (рис.3 б): ось Х — линия центров; Y — горизонтальная линия, перпендикулярная линии центров; Z — линия, перпендикулярная плоскости XOY.

Главная (касательная) составляющая силы резания действует в плоскости резания в направлении главного движения. По определяют крутящий момент на шпинделе, эффективную мощность резания, изгиб заготовки в плоскости XOZ, изгиб резца и его отжатие от заготовки, рассчитывают динамику механизма коробки скоростей.

Радиальная составляющая силы резания действует в плоскости XOY перпендикулярно оси заготовки. По определяют упругое отжатие резца от заготовки и ее изгиб в плоскости XOY.

Осевая составляющая силы резания действует вдоль оси заготовки. По ней рассчитывают механизм подачи станка и изгибающий момент, действующий на стержень резца.

В зависимости от обрабатываемого материала, условий резания, геометрии режущего инструмента изменяется характер стружки. Стружка при резании может быть (рисунок 4):

сливная – сходит в виде ленты, закручивающейся в спираль. Поверхность ее, обращенная к резцу, чистая и гладкая. С обратной стороны она имеет небольшие зазубрины. Образуется при обработке пластичных материалов (мягкой стали, латуни, алюминия и др.) со значительными скоростями скольжения и небольшими подачами инструмента с оптимальными передними углами. Образованию сливной стружки способствует увеличение переднего угла γ, уменьшение толщины среза a, повышение скорости резания, а также увеличение пластичности обрабатываемого материала;

скалывания – состоит из отдельных связанных между собой элементов. Обращенная к резцу сторона ее гладкая, а противоположная имеет большие зазубрины. Образуется при обработке металлов средней твердости с невысокими скоростями резания и значительными подачами резцов, имеющих небольшие передние углы;

надлома – состоит из отдельных не связанных или слабо связанных между собой элементов стружки. Образуется при обработке хрупких материалов (чугуна, бронзы, некоторых сплавов алюминия). Обработанная поверхность имеет большие неровности.

Рисунок 4 - Виды стружек: a - сливная; б - скалывания; в - надлома

 

  Стружка, образующаяся в процессе резания, подвергается значительной деформации, одним из проявлений которой является ее усадка.

Усадка состоит в том, что длина стружки становится меньше длины обработанной поверхности, а толщина – больше толщины срезанного с заготовки слоя металла. Ширина стружки при этом практически не изменяется.

Величина усадки характеризуется коэффициентом усадки:

K = L/ Lo = h/ ho

где Lo – длина обработанной поверхности; L – длина стружки; ho –толщина срезаемого с заготовки слоя; h – толщина стружки.

Величина усадки стружки зависит от свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрических параметров инструмента и др. Для хрупких материалов , для пластичных . Использование СОЖ усадку стружки меньшает.

 

3. Задача.

 

Цилиндрический стержень диаметром 10 мм и длиной 20 мм из диэлектрика с удельным объёмным сопротивлением ρv = 1013 Ом·м и удельным поверхностным сопротивлением ρs = 1014 Ом имеет на торцах металлические электроды. Определить сопротивление между ними.

    Дано                                                            Решение

d = 10*10-3 м                       С точки зрения электропроводности данный

l = 2*10-2 м                          стержень можно представить в виде двух

pv =  1013 Ом                          параллельно подключенных сопротивлений,

ps = 1014 Ом                          каждый из которых соответствует объемной и

R - ?                                      поверхностной составляющей:

                                                                          Rv

                                                       

                                               

                                                                 Rs

В свою очередь Rs = ps , где l – расстояние между электродами, b – ширина электрода ( b=d ).

Rv = pv  , где S – площадь проводящего сегмента, т.е. S = = = 7,85 * 10-5

Rs = ps = 1014 = 2*1014  (Ом)

Rv = pv    = 1013 = 2,55*1015 (Ом)

R= = = 1,85*1014 (Ом)

Ответ: R=1,85*1014 Ом.

 

Список литературы

 

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.В. Материаловедение: Учебник для вузов.- М.: Машиностроение, 1990.- 528 с.
2. ГОСТ 3.1118-82 «ЕСТД. Формы и правила оформления маршрутных карт».
3. Реформатская И.И., И.Г. Родионова, Ю.А.Бейлин, Л.А. Нисельсон, А. Н. Подобаев. Роль неметаллических включений и микроструктуры в процессе локальной коррозии углеродистых и низколегированных сталей. Защита металлов, 2004, том 40, № 5, с. 498-504.
4. http://www.naukaspb.ru/spravochniki/Demo%20Metall/2_9.htm – Глава 9. УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ