CC BY
22
ДЕРЕВООБРАБОТКА
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРУ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕЗЦА ПРИ ОБРАБОТКЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
В.В. АБРАЗУМОВ, доц. каф. материаловедения и ТКМ МГУЛ, канд. техн. наук,
А.В. МОРОЗОВ, асп. каф. материаловедения и ТКМ МГУЛ
При обработке материалов резанием практически вся механическая работа, затрачиваемая на срезание припуска с заготовки, превращается в теплоту. В работе [1] на основе решения уравнения теплового баланса с учетом особенностей древесных композитов получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать температуру на контактных поверхностях режущего инструмента при обработке плитных древесных композиционных материалов на минеральном вяжущем (цементно-стружечных плит).
В настоящей работе представлены результаты расчетов распределения температуры на контактных поверхностях инструмента при обработке ЦСП (коэффициент теплоплопровод-ности X = 0,25Вт/(м-К), коэффициент температуропроводности ю = 1,553-10-7 м2/с, в зависимости от режимов резания (подачи - S мм/зуб; скорости резания - V, м/с; глубины резания - t, мм). Материал режущей части инструмента - твердый сплав ВК8 (X = 54,4 Вт/(мК)). Расчеты проводились для случая цилиндрического фрезерования
[2]. Расчетная схема цилиндрического фрезерования представлена на рис. 1.
Каждое положение зуба фрезы на дуге резания (точки 1-4) определяется углами поворота резца ф ф2 и т.д., отсчитываемыми от вертикальной оси окружности резания.
Главной особенностью процесса фрезерования является изменение толщины срезаемой стружки при движении резца инструмента вдоль дуги резания. Толщина стружки зависит от подачи и угла поворота зуба фрезы и определяется по формуле:
az = Sz х этф, (1)
По мере поворота зуба инструмента и увеличения толщины срезаемого слоя происходит изменение длины контакта стружки с передней поверхностью резца, возрастание касательной Fx и нормальной F* - составляющих сил резания и резкое повышение температуры на рабочих поверхностях резца, носящее характер «температурных вспышек».
Рис. 1. Расчетная схема цилиндрического фрезерования
Расчет мгновенных значений составляющих сил резания для каждого положения зуба фрезы производился по эмпирическим зависимостям, полученным в работе [3] для цилиндрического фрезерования ЦСП.
Fz = 310,2 - 113,24 S + 12,4 Lf - 4,108 у +
+ 18,872 Sz2Lf + 0,872 Lj - 0,494 L y + 0,096 у2; (2) Fx =215,704 - 37,252 Sz + 18,276 Lf -- 10,396 у - 3,2 Sz2 - 1,82 Sz Lf + 1,108 Sz у -
- 0,3748 L2 + 0,179 y2, * (3)
где Lf - длина пути резания, км;
Y - передний угол, рад.
Эти зависимости справедливы для определенных диапазонов изменения геометрических параметров режущего инструмента и режимов резания, что учитывалось при проведении расчетов.
В расчетах варьировались значения Sz , V и t, а передний угол резца и длина пути резания принимались постоянными.
Угол контакта зуба фрезы с обрабатываемым материалом разбивался на четыре одинаковых диапазона (ф1, ф2, ф3, ф4), а длина контактных поверхностей (передней L^ и задней L^ на десять равных частей. Для каждого положения зуба фрезы рассчитывалось распределение температуры на задней и передней поверхностях. Результаты расчетов представлены на рис. 2, 3.
Распределение температуры на передней поверхности режущего клина характеризуется наличием максимума на некотором расстоянии
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007
87
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Рис. 2. Влияние режимов резания на распределение температуры на передней поверхности резца: а - подача на зуб фрезы Sz, мм: 1) SZ1 = 0,8; 2) SZ2 = 1,4; 3) SZ3 = 1,9; 4) SZ4 = 2,4; б - скорость резания V, м/с: 1) V1 = 20; 2) V2 = 25; 3) V3 = 30; 4) V4 = 35; в - глубина резания t, мм: 1) t1 = 4; 2) t2 = 6; 3) t3 = 8; 4) t4 = 10
a
6
Рис. 3. Влияние режимов резания на распределение температуры на задней поверхности резца: а - подача на зуб фрезы S, мм: 1) SZ1 = 0,8; 2) SZ2 = 1,4; 3) SZ3 = 1,9; 4) SZ4 = 2,4; б - скорость резания V, м/с: 1) V1 = 20; 2) V2 = 25; 3) V3 = 30; 4) V4 = 35; в - глубина резания t, мм: 1) t1 = 4; 2) t2 = 6; 3) t3 = 8; 4) t4 = 10
88
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007
