Измерение температуры в зоне резания

Существует несколько методов измерения температуры в зоне резания.

Ка­лориметрический метод (рис.4.4) заключается в том, что стружка собирается в калориметре с водой. Зная количество воды в калориметре, вес стружки и ее те­плоемкость, можно определить среднюю температуру стружки по разности температуры воды в калориметре до, и после резания.

Измерение температуры в зоне резания - student2.ru , (5.3)

где Qсм – температура смеси воды и стружки (температура воды в калориметре после резания); Qв– начальная температура воды; Gв – масса воды в калориметре; Gстр – масса стружки; Сстр – теплоемкость материала стружки.

Метод термопары. Метод измерения температуры с помощью термопар является наиболее удобным и более широко применяется в современных исследованиях.

Метод измерения естественной термопарой (рис.5.5) наиболее прост по осуществле­нию, но для получения абсолютных значений температур требует проведения очень трудоемкой операции градирования термопары "инструмент — обраба­тываемый материал".

Измерение температуры в зоне резания - student2.ru

Рис.5.4. Схема измерения температуры калориметрическим методом.

Измерение температуры в зоне резания - student2.ru

Рис.5.5 Схема измерения температуры в зоне резания методом естественной термопа­ры:1- обрабатываемая заготовка, 2- резец, 3-изоляция, 4-милливольтметр.

Метод двух рез­цов. Разновидностью метода естественной термопары является "метод двух рез­цов" (рис.5.6), который сводится к резанию одновременно двумя резцами, изго­товленными из разных материалов. Этот метод позволяет исключить мучитель­ный процесс градирования термопары для каждого вида обрабатываемого мате­риала; термопара градируется один раз, и полученная градуировочная кривая используется для всех обрабатываемых материалов.

Метод искусственной термопары. Искусственной называется термопара, у которой оба элемента искусственно вводятся в инструмент или заготовку для измерения температуры. Для измерения температуры, например, при токарной обработке (рис.5.7), в корпусе резца 1 сделано отверстие (рис.5.7а), в которое вставлена термопара 2 (рис.5.7б), подключенная к показывающему прибору 3. Спай термопары регистрирует температуру в режущем клине инструмента на некотором расстоянии от передней поверхности.

Измерение температуры в зоне резания - student2.ru

Рис.5.6. Схема измерения термопары методом «двух резцов»

 
  Измерение температуры в зоне резания - student2.ru

Рис.5.7. Измерение температуры в зоне резания методом искусственной термопа­ры:а - схема измерения; б)- термопара

Метод бегущей термопары. Для наблюдения за изменением температуры контактных слоев стружки при перемещении ее по длине контакта может применяться "бегущая термопара".

Измерение температуры в зоне резания - student2.ru

39. Влияние геометрических характеристик инструмента на процесс стружкообразования (деформация, скорость стружкообразования, напряжения)

Углы токарного резца определяют положение элементов рабочей части относительно координатных плоскостей и друг друга. Эти углы называют углами резца в статике. Углы инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания и качество обработки.

У токарного резца различают главные и вспомогательные углы, которые рассматривают, исходя из следующих условий: ось резца перпендикулярна к линии центров станка; вершина резца находится на линии центров станка; совершается главное движение резания.

Главный передний угол g измеряют в главной секущей плоскости между следом передней поверхности и следом плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. Передний угол g оказывает большое влияние на процесс резания. С увеличением угла g уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижаются сила резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия схода стружки, а качество обработанной поверхности заготовки повышается. Чрезмерное увеличение угла g приводит к снижению прочности главной режущей кромки, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению условий теплоотвода от режущей кромки.

При обработке деталей из хрупких и твердых материалов для повышения стойкости резца следует назначать меньшие значения угла g, иногда даже отрицательные. При обработке деталей из мягких и вязких материалов передний угол увеличивают.

Главный задний угол a измеряют в главной секущей плоскости между следом плоскости резания и следом главной задней поверхности. Наличие угла a уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, что уменьшает износ инструмента по главной задней поверхности.

Вспомогательный задний угол a1 измеряют во вспомогательной секущей плоскости между следом вспомогательной задней поверхности и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Наличие угла a1 уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане j – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи – оказывает значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением угла j шероховатость обработанной поверхности снижается. Одновременно увеличивается активная рабочая длина главной режущей кромки. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, уменьшаются, что снижает износ инструмента. С уменьшением угла j возрастает сила резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки и вызывающая ее повышенную деформацию. С уменьшением угла j возможно возникновение вибраций в процессе резания, снижающих качество обработанной поверхности.

Вспомогательный угол в плане j1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением угла j1 шероховатость обработанной поверхности снижается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

Угол наклона главной режущей кромки l измеряют в плоскости, проходящей через главную режущую кромку резца перпендикулярно к основной плоскости, между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. С увеличением угла l качество обработанной поверхности ухудшается.

Углы g, a, j и j1 могут изменяться вследствие погрешности установки резца Если при обтачивании цилиндрической поверхности вершину резца установить выше линии центров, то угол g увеличится, а угол a уменьшится, а при установке вершины резца ниже линии центров станка – наоборот. Если ось резца будет неперпендикулярна к линии центров станка, то это вызовет изменение углов j и j1.

В процессе резания углы g и a резца меняются. Это можно объяснить тем, что меняется положение плоскости резания в пространстве вследствие вращения заготовки и поступательного движения резца, так как фактической поверхностью резания, к которой касательна плоскость резания, будет винтовая поверхность. При работе с большими подачами, а также при нарезании резьбы изменение углов g и a будет существенным, что необходимо учитывать при изготовлении резцов. Углы g и a в процессе резания могут оказаться переменными, что имеет место при обработке сложных поверхностей типа кулачков, лопаток турбин и т. п.

Наши рекомендации