Факторы влияющие на распределение теплоты

Такое влияние скорости резания на распределение теплоты объясняется тем, что с увеличением скорости резания все большее количество теплоты остается в стружке и все меньшее ее количе­ство успевает перейти в заготовку и инструмент. К тому же с рос­том скорости резания снижаются степень деформации обрабаты­ваемого материала, а следовательно, силы резания и площадь кон­такта стружки с передней поверхностью инструмента. Все это приводит к сокращению доли теплоты, переходящей в инструмент. Однако это не означает, что температура на контактных площад­ках инструмента и в самом режущем клине снижается. Напротив, с ростом скорости резания температура значительно увеличивается. Это объясняется тем, что теплота на контактных площадках инст­румента концентрируется в очень узком по толщине слое, состав­ляющем десятые доли микрометра, а также тем, что с ростом ско­рости схода стружки Vc пропорционально увеличивается работа трения на передней поверхности инструмента.

Наряду со скоростью резания на распределение отводимой теплоты большое влияние оказывают механические и теплофизические свойства обрабатываемых материалов. При этом чем выше теплопроводность обрабатываемого материала, тем больше тепло­ты переходит в заготовку, а чем выше скорость резания, тем меньше теплоты переходит в инструмент

При обработке жаропрочных сталей, обладающих по сравне­нию с конструкционными сталями повышенными прочностью и пластичностью, температура при одинаковых режимах резания будет выше из-за высокой доли теплоты, переходящей в инстру­мент, что не позволяет осуществлять резание жаропрочных сталей на больших скоростях.

30) Способы измерения температуры в зоне резания.

Под температурой резания понимают среднюю температуру на контактных площадках режущего инструмента. Она характери­зует уровень нагрева режущего инструмента и в значительной сте­пени влияет на износ инструмента по передней и задней поверхно­стям. Наиболее просто температуру резания можно определить экспериментально - путем измерения.

Способы измерения температуры резания условно делят на прямые и косвенные. К прямым способам относят измерения с помощью различного типа термопар, а к косвенным способам - оценку температуры: по цветам побежалости стружки; с помощью термокрасок, меняющих цвет в зависимости от температуры; пу­тем измерения инфракрасного излучения наружной поверхности стружки фотоэлектрическими датчиками и радиационными пиро­метрами; путем измерения микротвердости зоны термических превращений в режущем инструменте, происходящих под воздей­ствием высоких температур.

Косвенные способы измерения температуры имеют низкую точность, поэтому на практике чаще всего применяют прямые способы измерения и, в частности, искусственные, полуискусст­венные и естественные термопары.

31) Принцип термопары. Способ "естественной" термопары

Принцип действия термопары (рис. 4.4) заключается в сле­дующем: если в месте плотного стыка 2 двух разнородных элек­тропроводящих материалов (термоэлектродов) 1 поместить источ­ник теплоты, концы этих электродов 3 присоединить к регистри­рующему прибору 4, а затем охладить или держать при комнатной температуре, то в замкнутой цепи возникнет термо-ЭДС. При этом величина термо-ЭДС, регистрируемая прибором 4, будет тем больщей, чем больше разница температур горячего и холодного спаев. Если в этой цепи имеются дополнительные спаи, то во из­бежание их влияния на термо-ЭДС, они также должны находиться при одинаковой температуре.

Рис. 4.4. Принципиальная схема термопары:

1 – термоэлектроды; 2 – «горячий» спай; 3 – холодные спаи;

4 – регистрирующий прибор

Величина термо-ЭДС мала и ее обычно регистрируют милли­вольтметром или записывают на осциллографе. В качестве элек­тродов термопары можно использовать практически любые мате­риалы, отличающиеся химическим составом или физическими свойствами. Так, например, стандартные термопары изготавлива­ют из специальных высокочувствительных сплавов на основе ме­ди: «хромель-алюмель», «хромель-копель» и др. Хорошей чувст­вительностью к температуре обладает также термопара «железо- константан».

В экспериментах по измерению температуры резания и изуче­нию влияния на нее режимов резания широко применяют естест­венную термопару, в которой в качестве электродов выступает пара «инструмент-заготовка» (см. рис. 4.5, в). При этом по сравне­нию с термопарой «быстрорежущая сталь-обрабатываемая сталь» более чувствительной из-за своего химического состава и других свойств является термопара «твердый сплав-обрабатываемая сталь».

Естественную термопару получают следующим образом (см. рис.4.5, в). Резец и заготовку изолируют от станка, один провод регистрирующего прибора присоединяют к инструменту, а второй – к заготовке. В случаях, когда заготовка вращается, используют токосъемник специальной конструкции (на рисунке не показан), не вносящий искажения в показания термопары. Рабочим спаем есте­ственной термопары являются площадки контакта инструмента с заготовкой по передней и задней поверхностям.

Следует отметить, что способом естественной термопары из­меряют не максимальную, а некоторую усредненную температуру на контактных площадках инструмента, которая, однако, по дан­ным [8, 26] достаточно близка к максимальной температуре.

Перед использованием естественной термопары ее также та­рируют с помощью контрольной термопары 2 (рис.4.6). Для этого электроды 1 рабочей термопары, изготовленные в виде стержней из материалов инструмента и заготовки, помещают в расплавлен­ный легкоплавкий металл (например, свинец) или в расплав солей 3.