Определение температуры резания эмпирическим методом

Под температурой резания понимается средняя температура контакта инструмента с заготовкой:

, (1)

где – средние температуры передней и задней поверхности резца, C –длина контакта стружки с резцом, h – ширина площадки (фаски) износа задней поверхности. Температура резания зависит от мощностей источников тепла в зоне деформации, на передней и задней поверхностях инструмента, а также от интенсивности стоков тепла в стружку, заготовку и инструмент. Поэтому на температуру резания влияют механические и теплофизические свойства обрабатываемого и инструментального материалов, геометрические параметры режущего инструмента, параметры режимов резания и др.

Известно, что скорость V оказывает наибольшее влияние на температуру резания по сравнению с подачей S и глубиной резания t. Связано это с тем, что с увеличением скорости резания прямо пропорционально увеличиваются мощности источников тепла как на передней, так и на задней поверхностях инструмента. Однако вследствие увеличения интенсивности стоков тепла температура уменьшается обратно пропорционально корню квадратному из скорости . Поэтому, суммарное увеличение температуры с увеличением скорости резания будет прямо пропорционально корню квадратному из скорости , т.е. V ^0,5. Если же принять во внимание, что температура в зоне стружкообразования практически не зависит от скорости резания, то следует ожидать, что с увеличением скорости резания температуры резания будет возрастать в меньшей степени.

,

где x < 0,5 (2)

Подача и глубина резания оказывают на температуру косвенное влияние через толщину a срезаемого слоя. В связи с тем, что влияние подачи и глубины на толщину срезаемого слоя зависит от отношения S/t:

(3)

можно ожидать, что влияние подачи и глубины резания на температуру при прямых и обратных срезах будет различными.

В отличие от скорости резания, толщина срезаемого слоя оказывает влияние только на температуру передней поверхности . Поэтому при прямых срезах влияние подачи на температуру резания должно быть меньше, чем влияние скорости, а влияние глубины резания – меньше, чем влияние подачи.

(4)

Причём, в формулах (2) и (4) 0,5 > x > y > z (5)

При обратных срезах 0,5 > x > z > y (6)

Цель работы. Доказать экспериментально, что при прямых срезах справедливо неравенство (5), а при обратных срезах – неравенство (6).

Планирование эксперимента. Для сокращения количества опытов целесообразно использовать методику полного факторного эксперимента. Факторами в данном случае будут скорость резания V, подача S и глубина резания t. Уровни факторов – V_н и V_в, S_н и S_в, t_н и t_в (по два уровня для каждого фактора). Количество опытов N=2³=8. Возможный план эксперимента приведён в таблице 1.

Таблица 1

№	V, м/мин	S, мм/об	t, мм	n, об/мин	ТЭДС,E, mV		Примечание
1	2
1	Vн	Sн	tн	nн
2	Vв	Sн	tн	nв
3	Vн	Sв	tн	nн
4	Vв	Sв	tн	nв
5	Vн	Sн	tв	nн
6	Vв	Sн	tв	nв
7	Vн	Sв	tв	nн
8	Vв	Sв	tв	nв

Для факторов предварительно можно принять следующие значения

S_н= 0,14 мм/об, S_н = 0,28 мм/об; t_н = 1,5мм, t_в = 3мм, n_н = 100 об/мин, n_в= 200 об/мин.