Тепловые явления при обработке резанием

Обработка резанием сопровождается активно протекающими энергетиче­скими явлениями, связанными как с образованием теплоты в зоне удаления припуска, так и его последующим отводом. Источниками тепла являются:

• – упругопластическое деформирование в зоне образования струж­ки и разрыва межатомных связей по поверхности резания;

• – трение стружки о переднюю поверхность инструмента;

• – трение задней поверхности инструмента об обработанную по­верхность заготовки.

Потребители тепла отводят его из зоны стружкообразования:

• – выводится со стружкой;

• - идет на нагрев детали (заготовки);

• – нагревает режущий инструмент;

• - отводится в окружающую среду.

Вполне очевидно, что между источниками и потребителями тепла устанавливается энергетический баланс:

Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Чрезмерный нагрев инструмента вызывает структурные превращения в его металле, сни­жение твердости ипотерю режущих свойств, а также изменение геометриче­ских размеров инструмента и снижение, вследствие этого, точности обрабо­танных деталей. Нагрев заготовки также вызывает потерю основного пре­имущества обработки резанием — точности.

Как показывает анализ уравнения, наибольшее количество тепла сосредо­тачивается в стружке - на нее "работают" два источника: и . Поэто­му, для уменьшения отрицательного влияния теплоты стараются вести обра­ботку при больших скоростях резания - обладая конечной скоростью распро­странения, тепло из зоны стружки не успевает распространиться и нагреть деталь и инструмент. В этом случае стружкой отводится до 85 % всей выде­лившейся энергии.

Дополнительный положительный эффект дает и применения смазочно-охлаждающих сред (эмульсии, растворы мыл; минеральные, животные и рас­тительные масла; сульфофрезолы, керосин и др.). Во-первых, обладая смазы­вающими свойствами, они снижают работу трения и уменьшают, таким обра­зом общее количество теплоты, выделяющейся при резании. Во-вторых, смазочно-охлаждающие среды отводят теплоту во внешнюю среду от мест ее образования, охлаждая режущий инструмент, деформируемый слой и обра­ботанную поверхность заготовки. Их выбирают исходя из метода обработки, свойств материала обрабатываемой заготовки, а также элементов режима ре­зания.

Смазочно-охлаждающие среды по-разному подаются в зону резания. Наиболее распространена подача жидкости на переднюю поверхность инст­румента в зону резания через узкое сопло под давлением 0,05... 0,2 МПа, раз­виваемым специальным насосом системы охлаждения станка.