ПРОГРАМА РОБОТИ

Дата добавления: 2014-11-12; просмотров: 659

В процесі роботи студент має вивчити теоретичні положення з питань теплових явищ при різанні, методику дослідження по визначенню температури різання, устаткування та апаратуру, налагодити верстат для проведення досліджень під керівництвом майстра виробничого навчання.

Провести три серії експериментів, заповнити протокол і побудувати графіки: Q = f (S), Q = f(t), Q = f(υ) .

Вивести формулу для визначення температури різання у залежності від досліджуваних факторів.

3 ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

3.1. Які знаєте джерела утворення тепла при різанні? [1, с. 33, 34]

3.2. Куди розповсюджується тепло, утворене при різанні? [1, с. 34]

3.3. Які фактори впливають на температуру різання? [1, с. 34, 35].

3.4. Які існують методи і прилади для експериментального визначення температури різання? [1, с. 35...37]

3.5. Як впливають на температуру різання:

- кут різання

- головний кут у плані

- площина поперечного перерізу різця? [1, с. 35]

4 ВКАЗІВКИ ПО ПІДГОТОВЦІ ДО РОБОТИ

Одним із головних факторів, які визначають процес різання – теплота, яка утворюється внаслідок роботи різання. Тепло, яке виділяється в зоні різання, нагріває різальний інструмент, який під дією сил різання і високої температури втрачає свої різальні здібності.

Часта зміна інструмента призводить до простою верстатів і до зниження продуктивності. Закони теплоутворення з’ясовують ряд явищ, пов’язаних з навантаженням різця, його стійкістю, якості обробленої поверхні. Знання цих законів дозволяє правильно і раціонально використовувати різальний інструмент.

Джерелом утворення тепла являється робота на здійснення пружних Q_пр і пластичних деформацій Q_пл та робота на подолання сили тертя Q_тер по попередній і задній поверхням різця.

Утворене тепло розповсюджується від точок з більш високою до точок з більш низькою температурою. Тепло, утворене внаслідок деформації, іде в стружку (q_стр) і частково спрямовується в інструмент (q_інст), в оброблювану деталь (q_дет) і в навколишнє середовище (q_нс). Тепло, утворене внаслідок тертя на передній поверхні, іде в стружку (q_стр) і інструмент (q_інст). Тепло, утворене внаслідок тертя на задній поверхні, спрямовується в інструмент (q_інст) і оброблювану деталь (q_дет).

Таким чином, рівняння теплового балансу може бути записане у вигляді:

Q_заг = Q_пр + Q_пл + Q_тер = q_стр + q_інст + q_дет + q_нс

Кожне джерело теплоти має свою сферу безпосереднього впливу. Отже, під температурою різання розуміють середню температуру на поверхні контакту інструмента зі стружкою і поверхнею різання.

Існує декілька методів визначення температури різання: калориметричний, термопар (Рисунок 1), метод мікроструктурного аналізу, метод термофарб.

а – штучна термопара;

б – напівштучна термопара;

в – природна термопара

Рисунок 1 – Способи

замірів температури

різання термопарами

Природна термопара (Рисунок 1, в) дозволяє найбільш просто і доступно виміряти дійсну температуру різання. Елементами термопари являється інструмент і заготовка, поверхня стикання котрих служить місцем спаю. ЕРС (електрорушійна сила), яку реєструє гальванометр, пропорційна температурі різання.

Доведено, що температура різання залежить від механічних властивостей оброблюваного матеріалу, геометрії інструмента, режимів різання та інших факторів. До того ж, для кожного сполучення матеріалів інструмента і заготовки існує оптимальна температура різання, при якій досягається мінімальний знос і найбільша стійкість. Тому необхідно знати ступінь впливу різних факторів на температуру різання, щоб у кожному конкретному випадку правильно вирішувати питання вибору режимів різання, матеріалу різця і його геометрії для одержання необхідної якості обробки і високої продуктивності процесу різання.

Формула, якою визначається залежність температури різання від елементів режиму різання, в загальному вигляді може бути представлена так:

, (1)

де C_q - коефіцієнт, який залежить від матеріалу заготовки,

матеріалу різальної частини різця і умов різання.

Формула є загальною, вона враховує одночасний вплив всіх трьох елементів режиму різання: υ, S, t. Частковими формулами, які визначають залежність температури різання від кожного окремо взятого елементу процесу різання, будуть:

, (2)

, (3)

, (4)

Дослідження значно спрощується, якщо функціональні залежності, визначені рівняннями (2, 3, 4), відобразити в подвійній логарифмічній системі координат. Покажемо математичну методику обробки експериментальних даних на прикладі рівняння 4.

Після логарифмування одержимо

, (5)

Тепер це ступеневе рівняння в подвійній логарифмічній системі координат відображається прямою лінією, розташованою під кутом α (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Залежність температури різання від подачі в подвійній логарифмічній системі координат

Тангенс кута нахилу α (Рисунок 2) чисельно дорівнює показнику ступеню y.

Аналогічно оброблюються залежності 2 і 3 для визначення показників ступенів х і z.

Визначивши значення х, у, zі використовуючи результати любого із занесених до протоколу експериментів, за формулою (1) знаходимо чисельні значення коефіцієнта:

, (6)

Порівняння кількісних значень показників ступенів дозволяє зробити висновок про ступінь впливу окремих елементів режиму різання на температуру різання.

Очевидно, що більший вплив на температуру різання проявляє той фактор, зміна якого викликає більш інтенсивну зміну температури.

На графіку це проявляється в більш крутому розташуванні лінії залежності, а в рівнянні (1) більшим значенням показника ступеню.

5 ОСНАЩЕННЯ РОБОЧОГО МІСЦЯ

5.1 Токарно-гвинторізний верстат моделі 1К62

5.2 Заготовка – сталь 45 σ_В = 750 МПа

5.3 Токарний прохідний різець Р18, 16 х 25 (φ = 45⁰, φ₁ = 10⁰, α = 8⁰, γ = 20⁰)

5.4 Мілівольтметр, набір електродроту

6 ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ І

СКЛАДАННЯ ЗВІТУ

6.1 Установити і закріпити заготовку. Установити і закріпити ізольований від маси верстата різець, зібрати ланцюг природної термопари

6.2 Провести три серії експериментів згідно протоколу (Таблиця 1) і записати показники мікровольтметра.

6.3 По результатам експериментів у подвійній логарифмічній системі координат побудувати залежності: Q₁ = f(υ), Q₂ = f(S), Q₃ = f(t)

6.4 Провести розрахунки для визначення показників ступенів x, y, z та коефіцієнту Сq. Вивести формулу для визначення температури різання у залежності від досліджуваних факторів.

6.5 Дати висновки про вплив різних факторів на температуру різання

Таблиця 1 – Протокол замірів температури різання

7 ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

7.1 Які знаєте джерела утворення тепла при різанні?

7.2 Куди розповсюджується утворене тепло?

7.3 Які знаєте методи вимірювання температури різання?

7.4 Які фактори впливають на температуру різання?

7.5 Як здійснюється математична обробка даних?

7.6 Яка міра впливу елементів режиму різання на температуру різання?