ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы выбора СОТС для лезвийной обработки из "Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием Справочник " Учет смазочного, охлаждающего и моющего действия СОТС. Увеличение производительности обработки и улучшение качества деталей, полученных обработкой резанием, обеспечивают функциональные действия СОТС и прежде всего смазочное, охлаждающее и моющее. [c.243] Технологическая эффективность одной и той же СОЖ может быть существенно различной при обработке заготовок из разных материалов или из одного и того же материала на разных режимах резания, или инструментами из разных инструментальных материалов [22]. По мере ухудшения обрабатываемости материалов лезвийными инструментами возрастает эффективность масляных СОЖ, содержащих химически активные присадки, в то время как, например, при обработке резанием заготовок из углеродистых сталей и серых чугунов, отличающихся хорошей обрабатываемостью, достаточно эффективны водные СОЖ и масляные жидкости, не содержащие присадок или с минимальным их количеством [5,11,18,21]. [c.243] Смазочный эффект проявляется в основном при скоростях резания (и соответственно при температурах) меньших, чем минимально целесообразные скорости, при которых на большей части длины контакта наблюдается упругое взаимодействие стружки с инструментом [22]. В связи с этим, например, при обработке инструментами из быстрорежущих сталей наиболее эффективны СОЖ с умеренным смазочным действием, которые не могут в значительной мере ослабить защитные функции нароста. При обработке твердосплавными инструментами, работающими на высоких скоростях резания, более эффективны СОЖ с большим содержанием активных присадок, способствующих уменьшению сил адгезии и когезии и снижающих интенсивность изнашивания режущих инструментов. [c.244] Охлаждающее действие СОТС на разных технологических операциях лезвийной обработки проявляется по-разному вследствие большой специфики условий теплообмена. Повышение размерной точности обработанных заготовок обеспечивается благодаря уменьшению температурных деформаций и периода стойкости режущего инструмента за счет снижения температур и более благоприятного распределения их на контактных поверхностях. [c.244] Эффективность охлаждающего действия СОТС зависит как от его теплоемкости, так и от способности технологической системы и, прежде всего, системы инструмент - заготовка - стружка обеспечивать дополнительный отвод теплоты, количество которой во многом определяется смазочным действием СОТС за счет теплообмена на границах с СОТС. Наибольшее влияние на уменьшение температуры контактных поверхностей при лезвийной обработке резанием оказывает теплообмен СОТС с поверхностями режущих инструментов [3]. Теплоотвод от обрабатываемых заготовок имеет особое значение при обработке тонкостенных, клиновидных и малогабаритных заготовок (уменьшение температуры самих заготовок), при изготовлении прецизиднных деталей (уменьшение температурных деформаций) и в некоторых других случаях [21]. [c.244] Охлаждающее действие СОТС ограничивается тем, что наиболее нагретые участки зоны контакта инструмента с заготовкой и стружкой, как правило, закрыты от непосредственного его попадания. Распределение температур в движущейся стружке и заготовке характеризуется большими градиентами температуры вблизи контакта и малыми - при удалении от контактных поверхностей. Единственным реальным путем снижения температуры контакта инструмента с заготовкой и стружкой является охлаждение находящегося длительное время под действием теплоты (механическая работа, затрачиваемая на пластическую деформацию и разрушение металла заготовки в процессе стружкообразования, трение на передней и задней поверхностях лезвия инструмента) самого режущего инструмента. [c.245] Однако возможности снижения контактной температуры путем охлаждения инструмента, как правило, невелики. Они зависят от доли количества теплоты, отводимой от зоны резания через инструмент. При малых скоростях резания через инструмент отводится относительно большое количество теплоты. При интенсификации режима резания доля теплового потока, отводимого в инструмент, уменьшается и обычно составляет менее 1 % [3]. В связи с этим охлаждение инструмента СОЖ наиболее эффективно именно при малых скоростях резания при обработке заготовок из конструкционных углеродистых и легированных сталей, чугунов и цветных сплавов инструментами из быстрорежущих сталей, обработке заготовок из труднообрабатываемых материалов, нарезании резьб, отрезке, сверлении, зубофрезеровании, обработке заготовок на станках-автоматах и на других операциях, где в силу известных причин используют сравнительно невысокие режимы резания. [c.245] Как известно, охлаждающее действие СОТС может быть непосредственным (происходящим по механизму конвективного тепломассопере-носа) и опосредованным (за счет повышения смазочного действия -уменьшения сил трения по передней и задней поверхностям лезвия инструмента повышения режущего действия - снижения механической работы, затрачиваемой на диспергирование металла заготовки и, как следствие, уменьшения тепловыделений в контактных зонах при резании). [c.245] Хорошей моющей способностью в полной мере обладает ограниченное число СОЖ, что объясняется в основном низкой агрегативной устойчивостью образующихся суспензий мелких частиц отходов обработки в СОЖ. Средствами повышения моющего действия СОЖ, как уже рассматривалось, являются введение в их состав специальных присадок, а также увеличение расхода жидкости, подаваемой в зону обработки. [c.246] Учет технологии применения СОТС. Сложность выбора рационального состава СОЖ для конкретной технологической операции в настоящее время часто осложняется не только трудностью обоснования оптимального сочетания их функциональных действий. До недавнего времени основным средством интенсивного снижения теплосиловой напряженности обработки резанием служили экстенсивные технологии применения СОЖ, при которых зону контакта инструмента с заготовкой заливали максимально возможным количеством жидкости. Однако по экологическим и экономическим соображениям такие решения не являются оптимальными, тем более, что в настоящее время затраты на их реализацию могут составить 16...30 % общих затрат на металлообработку [1, 4]. Поэтому, с одной стороны, для обеспечения экологической безопасности и снижения затрат на утилизацию СОЖ необходимо уменьшать их расход, переходя на дозированную (ограниченную) подачу СОЖ в зону резания, а с другой - для уменьшения теплообразования и интенсификации отвода образовавшейся теплоты, количество которой возрастает с неизбежным в XXI веке увеличением производительности обработки, следует увеличивать расход жидкости через зону контактного взаимодействия инструмента и заготовки. [c.246] ПОТОК концентрируется в поверхностных слоях контактирующих объектов. Поэтому важно, чтобы минимально необходимое количество высокоэффективной СОЖ в зоне резания в максимальной степени реализовало свои потенциальные возможности. Основой практического решения этой задачи является теплофизический анализ технологической операции для обоснования выбора рационального состава, соответствующего способа подачи и техники транспортирования СОЖ в контактные зоны. [c.247] Анализ теплового баланса зоны обработки. Особую остроту проблема обеспечения стабильности заданного качества поверхностного слоя деталей, полученных обработкой резанием, приобретает при изготовлении их в условиях стесненного тепломассопереноса (например, при глубоком сверлении, особенно маломерных отверстий спиральными сверлами, резьбо- и зубонарезании, обработке фасонных поверхностей, любых видах обработки резанием заготовок из труднообрабатываемых материалов, имеющих, как правило, низкие теплофизические свойства). Эти операции отличаются затрудненным доступом СОЖ в зону обработки и отвода стружки, большими затратами на работу трения в контакте инструмента с заготовкой и неэффективным теплоотводом вглубь обрабатываемого или инструментального материала. [c.247] В результате выделившаяся в контактной зоне теплота локализуется в тонких поверхностных слоях заготовки и инструмента, приводя, в первом случае, к образованию дефектов на обработанных поверхностях, снижающих эксплуатационные свойства изготовленных деталей, во втором - к интенсивной потере работоспособности инструмента. [c.247] Интенсивность съема материала с заготовки в условиях стесненного теплопереноса по сравнению с обычным для лезвийной обработки теп-ломассопереносом до 2,5 раз ниже, а вероятность возникновения дефектов в поверхностном слое соответственно выше при прочих равных условиях. При этом арсенал технологических приемов воздействия на формирование качества поверхностного слоя обрабатываемых заготовок ограничен, а эффективность их применения напрямую зависит от точности прогнозирования параметров теплового процесса (теплофизического анализа) с учетом всего многообразия факторов, действующих в контактных зонах, как независимых, так и управляющих (технологических). [c.247] Пример. Рассмотрим нарезание резьбы в маломерных отверстиях метчиками. Эта операция, как правило, является одним из узких мест в технологических процессах изготовления ответственных деталей машин вследствие интенсивного затупления и малого периода стойкости инструмента, а также большой вероятности его поломки, часто приводящей к необходимости электроэрозионного извлечения отломившейся части метчика из заготовки, либо к браку почти готового изделия. [c.247] Известно [27], что наиболее теплонагруженным участкам зоны обработки, как правило, соответствуют участки инструмента с наиболее интенсивным изнашиванием, затуплением и потерей работоспособности. Поэтому перспективным путем совершенствования техники резьбонарезания в маломерных отверстиях является рациональное применение высокоэффективных СОЖ. С этой целью необходимо достоверно оценить тепловое состояние инструмента и заготовки при контактных взаимодействиях в условиях применения различных СОЖ на операции резьбонарезания. [c.248] В начальный момент времени (т = 0) температуру заготовки и инструмента приняли равной температуре окружающей среды 7 , Цоверхность хвостовика инструмента, зажатую в патроне, считали теплоизолированной. На свободных поверхностях инструмента (не соприкасающихся с поверхностями патрона, заготовкой и стружкой) и заготовки задали граничное условие третьего рода теплообмена с окружающей средой (воздухом или СОЖ). При этом для расчета местных коэффициентов теплоотдачи воспользовались эмпирическими уравнениями подобия. [c.248] Для проверки адекватности разработанной модели сравнивали экспериментально измеренные методом полуискусственной термопары значения контактной температуры в различных точках зоны резания с расчетными. Во всех случаях лучшей оказалась масляная СОЖ МР-8. При этом расхождение между эмпирическими и расчетными значениями температуры не превышало 7 %. [c.251] Таким образом, разработанную математическую модель теплосилового взаимодействия заготовки и инструмента при резьбонарезании отверстий метчиками, учитывающую ряд особенностей выполнения операции, можно использовать для выбора оптимальных для данных условий резания СОЖ, обеспечивающих наибольшую производительность обработки и заданное качество поверхностного слоя заготовок при минимально возможном расходе жидкости. [c.251] Вернуться к основной статье