Спосіб визначення коефіцієнта тертя стружки з лезом

Реферат: Спосіб визначення коефіцієнта тертя між стружкою і передньою поверхнею леза різального інструмента включає задання переднього кута леза і вимірювання динамометруванням дотичної та нормальної складових сили різання при гострому лезі. Для кожної марки сталі в заданому діапазоні швидкості різання і переднього кута спочатку визначають коефіцієнт усадки стружки та кут зсуву при стружкоутворенні, потім вимірюють дотичну і нормальну складові сили різання з визначенням кута тертя-зсуву в площині зсуву і усереднюють постійну величину кута тертя-зсуву. UA 115098 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ СТРУЖКИ З ЛЕЗОМ UA 115098 U UA 115098 U Корисна модель належить до обробки матеріалів різанням і може бути використана при розрахунку сили і температури різання та інтенсивності зношування леза інструмента. Відомий спосіб визначення коефіцієнта тертя стружки на передній поверхні леза як    tg  (   - кут тертя) на основі роздільних вимірів складових сили різання за допомогою 5 10 спеціального динамометричного приладу "розрізний різець" при передньому куті   0  (1. Гордон М.Б. Исследование трения и смазки при резании металлов. - В кн.: Трение и смазка при резании металлов. Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 1972. - С. 7-89. 2. Остафьев В.А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1979. - 168 с.) Недоліком такого способу є складність і низька вібростійкість приладу "розрізний різець", неточність отриманих результатів і висока трудомісткість виконання експериментів. ' Найбільш близьким аналогом є спосіб вимірювання динамометром при точінні дотичної Pz і ' ' ' ' ' нормальної PN  Px  Py ( Px і Py осьова і радіальна) складових сили різання при гострому  15 20 25 30   ' ' ' ' лезі різця і підрахунку коефіцієнта тертя за формулою    Pz  tg  PN Pz  PN  tg (1. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов. - М.: Машиностроение, 1966. - 264 с. 2. Армарего И. Дж. А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. Пер. с англ. В.А. Пастухова. М.: Машиностроение, 1977. - 325 с.). Недолік цього способу полягає в необхідності застосування кошторисного трикомпонентного динамометра з реєструвальною апаратурою і самого дослідження складових сили різання. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу визначення коефіцієнта тертя стружки, в якому введенням нових технологічних операцій та параметрів досягається можливість більш достовірного визначення кута зсуву деформованого металу в площині зсуву і кута зовнішнього тертя-ковзання стружки по передній поверхні леза з виключенням динамометрування складових сили різання, і за рахунок цього, зниження трудоємкості при забезпеченні точності процесу визначення в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що включає задання переднього кута леза і вимірювання динамометруванням дотичної і нормальної складових сили різання при гострому лезі, згідно з корисною моделлю, для кожної марки сталі в заданому діапазоні швидкості різання і переднього кута спочатку визначають коефіцієнт усадки стружки та кут зсуву при стружкоутворенні, потім вимірюють дотичну і нормальну складові сили різання з визначенням кута тертя-зсуву в площині зсуву і усереднюють постійну величину кута тертя-зсуву, а коефіцієнт тертя визначають згідно з формулою:    90    c   , 35 40 де  - передній кут леза; c - постійна величина кута тертя-зсуву; Ф - кут зсуву при заданих умовах процесу різання. Спосіб здійснюють наступним чином. Спосіб ґрунтується на виявлених закономірностях: сума кута зсуву  , кута тертя-ковзання стружки   , кута тертя-зсуву метала  s в площині зсуву і переднього кута  дорівнює      s    90 ; кут тертя-зсуву  s є постійною величиною для певних марок сталей s  c . Це відкрило можливість непрямого визначення кута тертя-ковзання   через змінну 45 величину кута зсуву  (функція коефіцієнта усадки стружки) по формулі    90    c   . Спочатку, для заданих умов точіння (режиму різання з глибиною t , подачею S , швидкістю  і геометрії леза з кутом в плані  , переднім кутом  ), як відомо в заданому діапазоні, 50 експериментально визначається коефіцієнт усадки стружки (потовщення k a  ac / a з товщиною a зрізу і a c стружки або укорочення k L  L З / L C з довжиною L З зрізу і L C стружки). Потім обчислюється кут зсуву Ф (2). Остаточно на основі даних по постійному значенню кута тертя-зсуву s  c для заданих марок сталей визначають пошуковий кут тертя-ковзання   (6). 1 UA 115098 U Розрахункова схема напрямків сил стружкоутворення при гострому лезі (величина фаски зносу по задній поверхні A  теоретично дорівнює нулю) в площині зсуву P і на передній поверхні A  леза та розташування відповідних кутів зсуву  , тертя-зсуву  s і тертя-ковзання 5 10   зображено на фіг. 1, де a і a c товщина перерізу зрізу і стружки;  - передній кут леза; Ts і Tn - дотична і нормальна складові результуючої сили стружкоутворення T ;  s  Ts / Tn і s  arctg s - коефіцієнт і кут тертя-зсуву в площині P ; F і N  - дотична і нормальна сили ' ' тертя стружки на A  ;    F / N  і    arctg  - коефіцієнт і кут тертя стружки; Pz і Pn дотична і нормальна складові сили різання при гострому лезі (проекції сили стружкоутворення T на координатну площину різання і основну площину). Попередньо одночасно визначається експериментально кути нахилу площини зсуву  , зовнішнього тертя-ковзання стружки по передній поверхні леза   , внутрішнього тертя-зсуву метала в площині деформації зсуву  s . Визначаємо їх суму, яка дорівнює 90° для заданої марки сталі. Дійсно, проеціювання сил тертя F і тиску N  стружки на передній поверхні A  в 15 напрямку дотичної Ts і нормальної Tn складових сили стружкоутворення T (креслення) дає систему рівнянь: Ts  N   cos     F  sin    , Tn  N   sin     F  cos    20 з якої отримуємо коефіцієнт тертя-зсуву при внутрішній суцільності оброблюваного матеріалу в площині зсуву P : T 1  tg s  tg    s  s   ctg       , Tn tg     tg   25  де tg      F / N  - коефіцієнт тертя-ковзання на A  . Виразивши  s через кут тертя-зсуву tg s і через tg 90        , знаходимо  s         90 ,   (1) Роздільно кожен із кутів (1) визначають експериментально: tg  cos  / k  sin   через коефіцієнт k усадки стружки, 30   P  P  P  tg,  P  tg  P  tg  P  , ' '    arctg  через    Pz  tg  Pn s  arctg s через  s ' z ' n ' z ' n ' z ' n (2) (3) (4) В свою чергу кут тертя-зсуву  s може визначатися для порівняння також із тотожності (1) s  90        , (5) 35 Далі ми визначаємо постійну величину C . Взаємозв'язок кутів стружкоутворення на основі залежностей  (2),   (3),  s (4) або (5) від швидкості різання  і переднього кута  для прикладу наведено в табл. 1 відповідно для сталей 45 і 12 × 18Н9Т з різним рівнем оброблюваності. 40 2 UA 115098 U Таблиця 1 Розрахункові значення кутів стружкоутворення при точінні сталей 45 (А) і 12 × 18Н9Т (Б) Позначення кутів Значення кутів -3 А. Сталь 45 - твердий сплав Т15К6 (товщина зрізу а=0,25·10 м) Швидкість ν, м/с (γ=10°) 0,5 1,25 2 Ф (2) 21,3 25,9 28 ργ (3) 37,9 33,8 32,2 (4) 40,7 40,4 39,7 ρs (5) 40,8 40,3 39,8 Кут γ, град. (ν=2 м/с) -10 0 10 Ф (2) 20,2 24 28 ργ (3) 19,8 26 32,2 (4) 39,7 39,7 39,7 ρs (5) 40 40 39,8 -3 Б. Сталь 12 × 18Н9Т - твердий сплав ВК8 (товщина зрізу а=0,31·10 м) Швидкість ν, м/c (γ=15°) 0,5 1 1,5 Ф (2) 29 32 33,8 ργ (3) 40,5 37,6 36,3 (4) 35,4 35,4 34,9 ρs (5) 35,5 35,4 34,9 Кут γ, град. (ν=1 м/с) -5 5 15 Ф (2) 22,6 27 32 ργ (3) 26,3 31,5 37,6 (4) 36,1 36 35,4 ρs (5) 36,1 36,5 35,4 5 10 2,75 29,7 31 39,3 39,3 20 33,7 38,3 38 40 2 34,8 35,3 34,9 34,9 25 37,5 43,5 33,0 34 Отримані результати дослідження виявили постійність значення кута тертя-зсуву s  c для кожної із сталей. Середнє значення і похибка відхилення складали: для сталі 45 ρ s=39,8 (+1, 1,8); для сталі 12 × 18Н9Т ρs=35,3 (+1,2, -1,4). Після знаходження постійної величини ρs=c для заданих умов різання кожен раз експериментально визначається кут зсуву Ф. Практичний здобуток міститься в можливості визначати кут тертя-ковзання   на A  із тотожності (1) через один простий вихідний показник процесу різання - кут зсуву  (2) як функції коефіцієнта k усадки стружки на основі виразу:    90    c   , (6) 15 і у відмові визначати   по формулі (3) з застосуванням динамометрування складових сили різання при гострому лезі різця. Причинно-наслідковий зв'язок заявленої сукупності ознак з виявленим наукоємним результатом і позитивним ефектом про постійне значення кута тертя-зсуву метала в площині деформації зсуву полягає в спростуванні і зменшенні трудомісткості визначення кута тертяковзання стружки на передній поверхні леза, без виміру складових сили різання. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб визначення коефіцієнта тертя між стружкою і передньою поверхнею леза різального інструмента, що включає задання переднього кута леза і вимірювання динамометруванням дотичної та нормальної складових сили різання при гострому лезі, який відрізняється тим, що для кожної марки сталі в заданому діапазоні швидкості різання і переднього кута спочатку визначають коефіцієнт усадки стружки та кут зсуву при стружкоутворенні, потім вимірюють дотичну і нормальну складові сили різання з визначенням кута тертя-зсуву в площині зсуву і усереднюють постійну величину кута тертя-зсуву, а коефіцієнт тертя визначають згідно з формулою: 3 UA 115098 U =90°+-с+Ф, де  - передній кут леза; с - постійна величина кута тертя-зсуву; Ф - кут зсуву при заданих умовах процесу різання. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4