Температура задних поверхностей инструмента

Температура задней поверхности режущего лезвия является результатом действия двух источников тепла: застойной пластической области, соприкасающейся с линией среза на участке h₁, и фаски износа h₃. Если на передней поверхности режущего лезвия имеется упрочняющая фаска, то высота застойной зоны увеличивается на величину участка h₂.

При отсутствии упрочняющей фаски на передней поверхности режущего инструмента закон распределения плотностей тепловых потоков может быть представлен в виде двух равномерно распределенных источников тепла: плотностью q₀ на участке (0, h₁) и плотностью q₃ на участке (h₁, h₃), действующих на поверхности движущейся со скоростью v детали (рис. 2.43).

Рис.2.43. Схема распределения плотности теплового потока на задней поверхности при резании

Заменим два заданных источника тепла одним источником плотностью q₀ , равномерно распределенным на участке (0, h₁+ h₃), и одним равномерно распределенным стоком тепла плотностью q₀ - q₃, действующим в интервале (h₁, h₁+ h₃). В этом случае температура на фаске износа равна:

, (2.118)

где

Влияние застойной зоны выражается в том, что из-за разности плотностей тепловых потоков на участках застойной зоны и фаски износа температура достигает максимума непосредственно на режущей кромке.

При средних и толстых срезах именно значения этой максимальной температуры в большинстве случаев определяют допускаемые скорости резания. По мере износа инструмента, т. е. с увеличением ширины фаски износа, температура уменьшается, достигает точки минимума и только после этого снова возрастает (рис. 2.3.8).

Рис. 2.44. Влияние ширины фаски износа на распределение температуры (а) и на среднюю температуру (б) при точении стали 60 HB=2750 МПа, резцом Т5К10, g=15°, g_f=0°,v=22 м/мин, s=1,5 мм/об, t=4 мм

Расчет температуры при других способах лезвийной обработки может быть выполнен по описанной методике с учетом специфики этих способов. Так, например, для фрезерования характерны весьма тонкие срезы. В этом случае может быть рассчитана только температура задней поверхности, значения которой выше, чем температура передней поверхности. Особенность расчета в том, что должно быть учтено влияние потока тепла в режущий инструмент. Поправочный коэффициент K_и на температуру задней поверхности с учетом теплового потока, поступающего в зуб фрезы, определится по формуле:

(2.119)

При высоких скоростях резания, больших значениях ширины фаски износа, при резании прочных материалов, то есть при условиях, соответствующих высоким температурам, для расчета температуры задней поверхности необходимо применять процедуру «ТЕРМ», описанную выше. В этом случае расчет производится по специальным программам, учитывающим взаимосвязь температуры и предела текучести.