Закономерности управления тепловыми процессами при механической обработке

Abstract

Предложен теоретический подход к определению параметров теплового процесса при механической обработке с позиции закона сохранения энергии с учетом аналитического представления энергоемкости обработки. Теоретически обоснован характер распределения тепла, возникающего при механической обработке (точении), уходящего в поверхностный слой обрабатываемой детали и образующуюся стружку. На этой основе аналитически определена температура резания, которая увязана с толщиной нагретого поверхностного слоя обрабатываемой поверхности. Показано, что с увеличением скорости резания температура резания непрерывно увеличивается до определенного значения, а затем остается постоянной при одновременном увеличении производительности обработки. При этом толщина нагретого поверхностного слоя обрабатываемой поверхности детали с увеличением скорости резания непрерывно уменьшается, что снижает вероятность возникновения в поверхностном слое обрабатываемой детали температурных дефектов (прижогов, микротрещин). Причем, данная закономерность, исходя из выполненных расчетов, имеет место как при равномерном, так и неравномерном распределении тепла в поверхностном слое обрабатываемой детали. Следовательно, с увеличением скорости резания образующееся тепло фактически полностью уходит на нагревание стружки, что согласуется с экспериментальными данными. Этим показано, что характер изменения температуры резания аналогичен характеру изменения доли тепла, уходящего в образующуюся стружку: чем она больше, тем больше температура резания. Поэтому исследования закономерностей изменения температуры резания сводится, по сути, к установлению характера изменения доли тепла, уходящего в образующуюся стружку, что является основой выбора оптимальных параметров механической обработки по температурному критерию.