Тепловые явления в процессе резания. Уравнение теплового баланса

1.

Учебный элемент:
« Тепловые явления в
процессе резания.
Уравнение теплового
баланса»

2.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
теплота
Стр. 2
При резании металлов, в
процессе
стружкообразования,
выделяется значительное
количество теплоты.
В теплоту переходит
до 99,5 % всей работы
резания (Арез)
Теплота, возникшая в
процессе резания,
влияет на:
• износостойкость
инструмента;
• качество обработанной
поверхности;
• физико-механические
свойства
обрабатываемого
материала;
• величину усадки
стружки;
• процесс трения.
99,5 % Арез
Износостойкость
инструмента
Теплота
Качество
обработанной
поверхности
Теплота
Величина
усадки стражки
Процесс
трения
Физико-механические
свойства обрабатываемого
материала

3.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
Стр.3
Причинами
образования теплоты
являются:
• работа сил
пластического
деформирования в зоне
стружкообразования (Q1);
Q1
Q2
Q3
• работа сил трения
стружки по передней
поверхности инструмента
(Q2);
• работа сил трения по
задней поверхности (Q3).
Общее количество
выделившейся теплоты
(Q) определяется как
сумма тепла, возникшего
в трех основных
источниках ее
образования.
Q = Q1 + Q2 + Q3

4.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
Стр.4
Мощность источников
возникновения тепла
неодинакова.
При обработке пластичных
материалов наибольшее
количество теплоты выделяется
при работе сил пластического
деформирования (Q1), меньшее
количество теплоты выделяется
при работе сил трения по
передней поверхности (Q2) и
меньше всего выделяется тепла
при работе си трения по задней
поверхности (Q3).
При обработке хрупких
материалов наибольшее
количество теплоты выделяется
при работе сил пластического
деформирования (Q1), меньшее
количество теплоты выделяется
при работе сил трения по задней
поверхности (Q3) и меньше всего
выделяется тепла при работе
сил трения по передней
поверхности (Q2).
Q1 > Q2 > Q3
Q1 > Q3 > Q2

5.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
Стр.5
Возникающая в
процессе резания теплота
распределяется между:
• стружкой (q1);
q4
q1
q2
• резцом (q2);
• заготовкой (q3);
• окружающей средой (q4).
Распределение
теплоты происходит
неравномерно.
При отрытой обработке
(режущий инструмент вне
детали) распределение
теплоты происходит
следующим образом:
больше всего тепла уходит
в заготовку (q3), меньше - в
стружку(q1), инструмент (q2)
и окружающую среду (q4).
q3
q1 = q2 = q3 = q4
Dr
Ds
q3 > q1 > q2 > q4

6.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
Стр.6
При закрытой обработке
(режущий инструмент внутри
детали) распределение
теплоты происходит
следующим образом: больше
всего тепла уходит в заготовку
(q3), меньше - в инструмент
(q2), стружку (q1) и
окружающую среду (q4).
Dr
Ds
q3 > q2 > q1 > q4
Уравнение теплового
баланса: Сумма тепла,
выделившегося от работы
сил пластического
деформирования и сил
трения трения по передней
и задней поверхности, в
сумме своей равно теплу,
принятому заготовкой,
стружкой, инструментом и
окружающей средой.
Q1 + Q2 + Q3 = q1 + q2 + q3 + q4

7.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
Стр.7
Количество распределенного
тепла зависит, главным
образом, от скорости
резания.
С увеличением скорости резания
увеличивается количество
уносимого со стружкой тепла, за
счет сокращения теплоты,
принимаемой деталью и
инструментом.
Теплообмен отрицательно
влияет на процесс резания.
Нагрев инструмента до
высоких температур (800 –
10000) вызывает:
• структурные превращения
металла из которого он
изготовлен;
• снижение твердости
инструмента;
• потерю режущих
способностей инструмента.
V
Нагрев
инструмента
Структурные
превращения
Снижение
твердости
Потеря режущих
свойств
q3

8.

УЭ 25: «Тепловые явления в процессе
резания. Уравнение теплового баланса»
Стр.8
Хорошее удаление стружки
в процессе резания
означает хороший отвод
тепла из зоны резания и
обрабатываемой детали.
Чем больше тепла
удаляется со стружкой,
тем лучше. Наилучший
вариант, когда со
стружкой отводится 80%
образующегося тепла.
80%