Методы измерения температуры в зоне резания

Исследование теплообмена при обработке резанием

Цель работы: получение практических навыков определения распределения температуры в зоне резания в зависимости от процесса теплообмена при резании и его параметров: геометрии инструмента, режимов резания, материала заготовки и инструмента.

Теоретическая часть

При обработке металлов резанием выделяется тепло, нагревающее режущий инструмент, деталь и стружку; часть выделяющегося тепла излучается непосредственно в окружающую среду. Тепловыделение является одним из важнейших факторов, сопровождающих процесс резания и оказывающих решающее влияние на режимы обработки.

Температура в процессе резания влияет на:

1. Характер разрушения и интенсивность износа режущего инструмента.

2. На контактные напряжения и напряжения в зоне стружкообразования.

3. На наростообразование.

4. На точность обработки.

5. На качество обработанной поверхности.

6. На тип стружки.

Общее количество выделяющегося при резании тепла (ккал/мин) зависит от силы резания , Н и скорости резания , м/мин и с точностью, достаточной для практических целей, может быть определено по формуле

.

Формула, определяющая зависимость температуры резания (°С) от элементов процесса резания, в общем виде может быть представлена

, (6.1)

где – коэффициент, зависящий от материала заготовки, материала рабочей части резца и условий резания; – скорость резания, м/мин; – глубина резания, мм; – подача, мм/об; , , – показатели степеней, зависящие от материалов заготовки и резца, а также условий резания.

В зоне резания в теплообмене участвуют три источника тепла, заготовка (изделие), инструмент, стружка и окружающая среда. Возникают тепловые потоки. Уравнение теплового баланса имеет вид:

,

где – мощность источника в условной плоскости сдвига; – мощность источника в зоне трения на передней поверхности инструмента; – мощность источника в зоне трения на задней поверхности инструмента; , , , – доля тепла, переходящая в стружку, изделие, инструмент и окружающую среду

 

 

Зависимость распределения тепла при обработке резанием представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. – Диаграмма распределения генерируемого при резании тепла между заготовкой, резцом и стружкой в зависимости от скорости резания: 1 – тепло уходящее в резец; 2 – тепло уходящее в заготовку; 3 – тепло уходящее в стружку.

Методы измерения температуры в зоне резания

 

Методы измерения температуры резания подразделяют на две группы:

1. Методы, с помощью которых измеряется средняя температура стружки, а также определенных участков изделий и резца:

- калориметрический метод;

- метод цветов побежалости;

- метод термокрасок.

2. Методы, с помощью которых измеряется температура узкоограниченных участков зоны резания или резца:

- метод термопар;

- оптический метод;

- радиационный метод.

 

Содержание отчета и практическая часть.

1. Отразить цель работы, необходимую теоретическую часть, исходные данные в соответствии с вариантом. Исходные данные выбираются из таблицы 4.1;

Таблица 4.1.

Исходные данные

Первая цифра	Материал	, м/мин	, мм	, град	, мм/об	, град	, мм
заготовка	инструмент
	Сталь 45	Т15К6				0,4		2,8
	Сталь 30Х	Т15К6				0,3		0,7
	Сталь 45	Т15К6				0,2		0,5
	Сталь 30ХГС	Т14К8				0,5		1,2
	Сталь 12Х18Н9Т	Т14К8				0,6		1,0
	Чугун СЧ20	ВК8				0,45		2,0
	Чугун ВЧ60	ВК8				0,35		1,5
	Чугун СЧ30	ВК8				0,25		3,0
	Медь М1	ВК8				0,7		1,7
	Алюминий Амг6	Р6М5				0,8		2,5

Главный задний угол для всех вариантов равен 10°

 

2. Провести измерения и построить графики зависимостей: температуры от глубины резания ( изменяется с шагом 0,5); температуры от главного угла в плане ( изменяется с шагом 15°); температуры от продольной подачи ( изменяется с шагом 0,1); температуры от скорости резания ( изменяется с шагом 20); температуры от главного переднего угла ( изменяется с шагом 3°). Результаты измерений занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2.

Материал	, м/мин	, мм	, град	, мм/об	, град	, мм	, град
заготовка	инструмент

 

3. Выводы.