Экспериментальное определение влияния износа инструмента на составляющие силы резания
Экспериментальное подтверждение теоретически полученных зависимостей составляющих сил резания от режимов и износа инструмента. Расчетные значения по модели силы резания с ростом износа по задней поверхности резца при точении; определение погрешности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Экспериментальное определение влияния износа инструмента на составляющие силы резания
Нгуен Ван Кыонг
Е.Ю. Кузнецов
Статья посвящена попытке экспериментального подтверждения теоретически полученных зависимостей составляющих сил резания от режимов и износа инструмента. Представлены уточенные теоретические зависимости и выведенные на основе эксперимента эмпирические зависимости. Показано что в основном результаты совпадают для острого инструмента, а для изношенного следует вводить поправочный коэффициент.
Ключевые слова: силы резания, износ инструмента, аналитические и эмпирические зависимости.
Анализ сил играет важную роль в характеристике процесса резания, так как износ инструмента и текстуры поверхности в большой степени зависят от силы. В общем случае величина и направление равнодействующей силы R зависит от множества факторов: степени деформации металла в зоне резания, формы и размеров поперечного сечения среза, физико-механических свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров режущего инструмента и степени его износа.
В периодических изданиях опубликованы работы M. Milutinoviж, Lj. Tanoviж [1], J. Wang, C.Z. Huang, W.G. Song [2], Raja K. Kountanya, William J [3], Васина С.А., Верещаки А.С [4] и др. [5-10], посвященные исследованиям вляния износа инструмента на составляюие силы резания при точении.
Нами, на основе зависимостей, предложенных в работах [1-4] выведены уточненные аналитические зависимости для определения составляющих силы резания при точении
;(1)
(2)
(3)
где - длина контакта стружки с резцом, ; - касательное напряжение на передней поверхности резца, - действительный предел прочности обрабатываемого материала при растяжении. - сила нормального движения на передней поверхности инструмента, - площадь плоскости сдвига; , - коэффициент усадки стружки. - сила на участке зачищающей кромки инструмента, ; - коэффициент, .
Зависимости (1)… (3) в совокупности представляют более общую модель аналитического определения составляющих силы резания, отличающуюся от известных учетом радиуса скругления вершины резца, более широким диапазоном изменения главного угла в плане и влияния износа резца.
Для оценки адекватности зависимостей (1)… (3) для разных величин износа по поверхности инструмента проведены экспериментальные исследования. Обработка проводилась на экспериментальной установке, представленной на рис. 1.
Обрабатывалась заготовка, изготовленная из стали 40Х ГОСТ 4543-71 резцом M02L012520M08 (P4ht m08p-Ф) с механическим креплением режущей сменной многогранной пластины (СМП) WNMG080408MC, изготовленной из твердого сплава ТТ8115 производства фирмы TaeguTec (Южная Корея), без применения СОЖ с режимами резания, указанными в таблице, и параметрами инструмента, =0, =95, =5, =0,8 мм.
Рисунок 1 -Общий вид экспериментальной установки для измерения силы резания: 1 - токарно-винторезный станок 16К20; 2 - патрон трехкулачковый с установленной в нем заготовкой - 3; 4 - резец;
5 - динамометр УДМ-600, установленный на поперечном суппорте
станка; 6 - измерительный усилитель МДУ_8; 7 - аналогово-цифровой измерительный преобразователь ЛА - 2USB - 14;
8 - ПЭВМ типа «ноутбук»
Таблица
Режимы резания
|
Обозначение |
Параметр |
Значение |
|
|
D |
диаметр обрабатываемой заготовки, мм |
48,04 |
|
|
d |
диаметр обработанной поврхности, мм |
48,6 |
|
|
s |
подача, мм/об |
0,25 |
|
|
n |
частота вращения шпинделя, мин |
630 |
|
|
t |
глубина резания, мм |
1 |
|
|
V |
скорость резания, м/мин |
98,96 |
На рис. 2 приведены фото и параметры износа режущих пластин, используемых в эксперименте.
|
а:=0мм |
б: =0,23мм |
в: =0,35мм |
|
|
г: =0мм |
д: =0,13мм |
е: =0,22мм |
Рис. 2. Износ резца: а - в _ по задней поверхности, г - д _ по передней
Расчетные значения по модели силы резания с ростом износа по задней поверхности резца при точении представлены на рис. 3.
Рис. 3. Составляющих силы резания расчетные по модели силы резания
Полученные экспериментальные результаты представлены на рис. 4.
Рис. 4. График зависимости составляющих силы резания от износа режущей пластины (радиус при вершине r=0,8 мм)
Из сопоставления расчетных и экспериментальных данных, представленных на рис. 3 и 4, видно, что значения главной составляющей силы резания _ , практически совпадают. То есть формула (1) достоверна. В тоже время как формулы (1) и (2) для острого резца дают при расчете погрешность до 13 %. Тем не менее, для технологических расчетов это вполне допустимо и все формулы (1) … (3) можно рекомендовать для практических расчетов.
износ инструмент резание погрешность
Список литературы
1. M. Milutinoviж, Lj. Tanoviж . The effects of tool flank wear on tool life. Proceedings of the 34th international conference on production engineering niљ, 2011. р. 33-36.
2. J. Wang, C.Z. Huang, W.G. Song. The Effect of Tool Flank Wear on the Orthogonal Cutting Process and Its Practical Implications. ournal of Materials Processing Technology, Vol. 142 (2003), р. 338-346.
3. Raja K. Kountanya, William J. Endres. Flank Wear of Edge-Radiused Cutting Tools under Ideal Straight-Edged Orthogonal Conditions
4. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. Для техн. Вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 448с.
5. B. Storch, A. Zawada-Tomkiewicz. Distribution of unit forces on the tool edge rounding in the case of finishing turning. Int J Adv Manuf Technol (2012) 60:453-461.
6. M. E. Merchant, “Basic mechanics of the metal cutting process”, J. Appl. Physics, vol. 16, pp. 267-318, 1945.
7. Бобров В.В. Основы теории резания. М.: Машиностроение, 1976. 344 с.
8. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. М: машгиз, 1956.
9. Основы технологии машиностроения: учебник./Под ред. Ямникова А.С./ Допущен Минобрнауки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2006г. 269 с.
10. Нгуен Ван Кыонг, Ямников А.С. Методология оптимизации режимов резания//Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. № 1 (291) 2012, с. 56-63.Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Радиальная составляющая силы резания. Определение погрешности выполняемого размера и формы обрабатываемой поверхности при обработке партии заготовок. Расчет размерного износа инструмента. Тепловые деформации станка, заготовок и режущего инструмента.
презентация [1,1 M], добавлен 26.10.2013Расчет параметров режимов резания для каждой поверхности по видам обработки. Определение норм времени. Назначение геометрических параметров режущей части резца. Расчет режимов резания при сверлении и фрезеровании. Выбор инструмента и оборудования.
курсовая работа [161,2 K], добавлен 25.06.2014Расчет режима резания при точении аналитическим методом для заданных условий обработки: размер заготовки, обоснование инструмента, выбор оборудования. Стойкость режущего инструмента и сила резания при резьбонарезании. Срезаемый слой при нарезании резьбы.
контрольная работа [3,7 M], добавлен 25.06.2014Полный аналитический расчет режимов резания. Выбор геометрических параметров резца. Определение подач, допускаемых прочностью пластинки, шероховатостью обработки поверхности. Расчет скорости, глубины, силы резания, мощности и крутящего момента станка.
курсовая работа [711,8 K], добавлен 21.10.2014Значение высокоскоростной обработки (ВСО) в области машиностроения. Зависимость силы резания от скорости. Характерные черты и основные принципы ВСО. Режущий и вспомогательный инструменты для ВСО. Зависимость износа инструмента от биения и длины резания.
реферат [231,4 K], добавлен 27.05.2012Определение элементов, силы, мощности и скорости резания, основного времени. Расчет и назначение режимов резания при точении, сверлении, зенкеровании, развертывании, фрезеровании, зубонарезании, протягивании, шлифовании табличным и аналитическим методами.
методичка [193,5 K], добавлен 06.01.2011Выбор инструментального материала и геометрических параметров режущего инструмента. Геометрия резьбового токарного резца. Назначение режима резания. Расчет тангенциальной силы резания и размеров поперечного сечения державки. Определение основного времени.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 24.05.2009Адгезионное изнашивание как перенос инструментального материала на деталь и стружку в результате адгезии (схватывания). Знакомство с особенностями внешнего появления изнашивания инструмента в процессе резания. Характеристика относительного износа.
презентация [1,0 M], добавлен 29.09.2013Стойкость инструмента как способность режущего материала сохранять работоспособными свои контактные поверхности. Знакомство с особенностями влияния геометрических параметров инструмента на период стойкости скорость резания. Анализ прерывистого резания.
презентация [252,1 K], добавлен 29.09.2013Определение длины рабочего хода головки, стойкость инструмента наладки. Расчет скорости резания, частоты вращения ведущего вала, минутной подачи. Основное время обработки для каждой головки. Определение осевой силы и мощности резания инструмента.
контрольная работа [47,7 K], добавлен 27.06.2013Корреляционная зависимость между параметрами колебаний и величиной износа режущего инструмента. Единицы измерения вибраций и требования к приборам. Разработка конструкций виброгасящих устройств, сборка антивибрационного устройств. Расчет режимов резания.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 12.08.2017Роль теплоотвода из зоны резания на температуру резания. Обработка титановых сплавов лезвийным и абразивным инструментом. Определение главных действительных углов и периода стойкости токарного резца. Рациональный режим резания при точении и сверлении.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 08.02.2011Виды инструмента общего назначения, его особенности, методы повышения эффективности использования. Разработка инструментальной наладки детали. Выбор заготовки, расчет режимов резания при фрезеровании, сверлении отверстия и точении поверхности резцом.
реферат [622,0 K], добавлен 26.02.2015Описание тепловых процессов при токарной обработке. Определение зависимости температуры на передней поверхности резца от координаты и скорости резания. Моделирование температурного поля инструмента с помощью численного метода конечных разностей.
лабораторная работа [65,1 K], добавлен 23.08.2015Эксплуатация станков и инструментов; назначение режимов резания и развертывания с учетом материала заготовки, режущих свойств инструмента, кинематических и динамических данных станка. Расчет глубины резания, подачи, скорости резания и основного времени.
контрольная работа [153,5 K], добавлен 13.12.2010Табличный метод расчета режимов резания при точении, сверлении и фрезеровании. Выбор марки инструментального материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Расчет скорости резания, мощности электродвигателя станка, машинного времени.
курсовая работа [893,5 K], добавлен 12.01.2014Особенности процесса резания при шлифовании. Структура и состав используемого инструмента. Форма и спецификация шлифовальных кругов, учет и нормативы их износа. Восстановление режущей способности шлифовального инструмента. Смазочно-охлаждающие жидкости.
презентация [1,7 M], добавлен 29.09.2013Выбор схемы резания и форма среза. Выбор материала инструмента и геометрии режущего клина. Конструктивные параметры резца. Определение режимов резания. Составление фрагмента технологического маршрута обработки детали. Причины и виды искажения профиля.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 04.05.2014Анализ конструкции станка. Кинематические и энергетические показатели процесса резания. Проверка геометрической точности механизма резания. Операция подготовки инструмента: плющение и формование зубьев пил. Квалификационная характеристика станочника.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 19.01.2016Выбор станка, типа резца и его характеристик для обработки заданной поверхности. Влияние параметров режима резания на протекание процесса точения. Расчёт режимов резания при черновом и чистовом точении. Уравнения кинематического баланса токарного станка.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 18.12.2013
