7.4 Зависимость температуры от элементов режима резания

Многочисленные исследования зависимости температуры от различных факторов показывают, что температура в зоне резания зависит от физико- механических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрии режущего инструмента и многих других условий. Наибольшее влияние на тем­пературу в зоне резания оказывает скорость резания, в меньшей степени влияет подача, а влияние глубины резания почти не обнаруживается. Из геометриче­ских параметров режущей части инструмента наиболее сильно на температуру резания влияют передний угол, главный угол в плане и радиус закругления при вершине, сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок на вершине режущего лезвия инструмента.

Различными исследованиями предложен ряд аналитических и эмпирических формул для расчета температуры в зоне резания. Аналитические формулы сложны и включают в себя большое число не всегда известных величин. Эмпи­рические же формулы просты, но справедливы лишь в пределах условий прове­дения эксперимента. Структура эмпирических формул зависит от числа учтен­ных факторов, оказывающих какое-либо влияние на величину температуры в зоне резания. Наиболее общими являются формулы вида:

, С⁰,

где С_θ – константа, учитывающая условия резания;

t – глубина резания, мм;

s – подача, мм/мин;

V – скорость резания, м/мин;

x_θ, y_θ, z_θ – показатели степени, показывающие степень влияния каждого эле­мента режима резания на температуру в зоне резания.

Наиболее часто величина показателей степени для каждого из элементов ре­жима резания находиться в пределах: x_θ = 0,1…0,2; y_θ = 0,2…0,25; z_θ = 0,4…0,6.

Это показывает, что наиболее сильно на температуру в зоне резания влияет скорость резания, слабее влияет подача, а глубина резания не оказывает на нее существенного влияния. Это объясняется тем, что с увеличением глубины реза­ния пропорционально ей увеличивается длина рабочего участка главной режу­щей кромки, и напряженность процесса резания не изменяется, остается преж­ней.

1Тиме Иван Августович - 11(23) июля 1838 — 5 ноября 1920 - Окончил Санкт-Петербургский горный кадетский корпус (1858), горный инженер. Награжден орденами Св. Анны III степени (1868), Св. Станислава II степени (1870), Св. Станислава II степени с императорской короной (1874), Св. Анны II степени (1877), Св. Владимира III степени (1886), Св. Станислава I степени (1889), Св. Анны I степени (1896), Св. Владимира II степени (1900), Белого Орла (1904). Тайный советник (1893). В 1858 г. — практикант на Екатеринбургской механической фабрике. В 1859 г. командирован для осмотра уральских заводов и рудников, назначен смотрителем Васильевского прииска на Березовских золотых промыслах, где построил золотопромывальную фабрику, и смотрителем Нижне-Исетского завода, где занимался строительством пудлингово-сварочной фабрики, спроектировал и построил турбину Жонваля, вентилятор Шиле и т.д. С 1861 г. — помощник главного механика Уральских заводов, с 1862 г. — механик Екатеринбургского округа и преподаватель Уральского горного училища. В 1864—1867 гг. находился в заграничной командировке. В 1867—1870 гг. проектировал машины и механизмы для Луганского и Лисичанского заводов. С 1870 г. — ординарный профессор Горного института по кафедре «Прикладная и горнозаводская механика», с 1873 г. — член Горного ученого комитета и механик-консультант Петербургского монетного двора. Разрабатывал проекты для частных предприятий, в том числе проект водоотливной машины для Березовских приисков Асташева, заказывал за границей машины для различных заводов, в том числе машины для Надеждинского завода. С 1895 г. — заслуженный профессор. В 1898 г. оставил преподавательскую деятельность, в 1899 г. вновь вернулся в Горный институт. Автор более 600 научных трудов, опубликованных в различных технических журналах и вышедших отдельными изданиями. Работы Тиме И.А..: "Сопротивление металлов и дерева резанью" (1870), "Мемуар о строгании металлов" (1877) и "Образование стружек при пластичных материалах" (1884) имели большое значение для создания совр. теории резания металлов и дерева. Крупную роль в развитии технологии машиностроения в России сыграли работы Т. "Очерк современного состояния механического дела за границей" (ч.1, 1867), "Теория и построение железопрокатных машин" (1872). Широкую известность получили его труды "Практический курс паровых машин" (2 тт., 1886—87), "Курс гидравлики" (2тт., 1891 — 1894) и "Основы машиностроения" (2 тт., 1883—85). В 1879 было издано соч. Т. "Горнозаводская механика. Справочная книга для горных инженеров и техников по горной части".

2

Зворыкин Константин Алексеевич - инженер-технолог, род. в 1861 г., окончил курс в СПб. технологическом институте в 1884 г. В 1889 г. со званием адъюнкт-профессора занял кафедру по механической технологии в Харьковском технологическом институте и получил в 1894 г. звание ординарного профессора. В 1898 г. перешел в качестве профессора и декана механического отделения в Киевский политехнический институт, где принимал участие в строительной комиссии Института. В 1904 г. занял должность директора Института, а в 1905 г. вышел в отставку. Напечатал: "Вертикальная форсунка З." ("Ниж. Вестник Пар. и Промышлен.", 1888, № 8); "Способ опытного определения коэффициента полезного действия и других величин, характеризующих судовые двигатели" (ib., 1889, №№ 5 и 6); "По поводу формулы для вычисления площадей колесных гребных плиц" (ib., 1893, № 2); "О некоторых изменениях в конструкции гребного винта при применении его для мелководных судов" ("Техн. Сборн. и Вестн. Промышлен.", 1893, №№ 10 и 11); "Работа и усилие, необходимые для отделения металлических стружек" (ib., 1893, приложение, и отдельно); "Курс по мукомольному производству" (Харьков, 1894); "Керосиновые двигатели на сельскохозяйств. харьковской выставке" ("Зап. Харьков, отделения Импер. Рус. Техн. общ.", 1894); "Детали машин" (1900, курс, читанный в Киевском полит. институте); "Мелкие стальные отливки из печи Piat" ("Известия Южно-Русск. Общ. технологов", № 2, 1902); "Расход работы на вращение приводного вала или трансмиссии" (ib., 1903, № 6).

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.

3 Брикс Андрей Александрович – математик и физик, генерал-майор. Родился в 1858 г.; образование получил в Михайловской артиллерийской академии; состоит профессором и инспектором классов Михайловского артиллерийского училища. Участвовал в турецкой кампании 1877 - 78 годов. Кроме ряда статей в ""Артиллерийском журнале"" и ""Морском Сборнике"" Брикс напечатал: ""Курс гидравлики и гидравлических двигателей"" (СПб., 1892); ""Сопротивление металлов резанию"" (1897). Издал литографированный курс ""Подъемных машин"" и ""Таблицы четырехзначных логарифмов"".

4 УСАЧЁВ, Яков Григорьевич (17(29).Х.1873 – 28.Х.1941) — физик, специалист в области резания металлов. Родился в с. Никольском Курского уезда Курской губернии (ныне — Октябрьского р-на Курской области) в крестьянской семье. Получил трехклассное образование в церковноприходской школе, затем учился у кустаря-ремесленника. Самостоятельно изучил высшую математику, физику, прикладную механику и металловедение. Счастливый случай помог умельцу продолжить образование. Известный в Курске профессор В. В. Скобельцын помог У. устроиться механиком в Высшее горное училище Екатеринослава, а в 1902 — мастером в руководимую им физическую лабораторию Петербургского политехнического института. В исследованиях, проведенных У. в период с 1908 по 1915, впервые в мире были определены основные закономерности изменения температурных режимов в зависимости от скорости резания металлов, было выведено уравнение теплового баланса при резании металлов, впервые был применен микроскоп для изучения процессов резания металла. При микроструктурном анализе корней стружек У. обратил внимание на явление образования нароста на передней поверхности резца, которое он охарактеризовал как явление приспособляемости металла к условиям резания и указал, что «…нарост образуется всегда, если форма резца не соответствует условиям наименьшего сопротивления резанию...». У. обнаружил явление наклепа поверхностных слоев деформируемого металла и стружки и др. В 1912 У. создал динамометр оригинальной конструкции для измерения тангенциальных усилий на токарный резец, при помощи которого многие ученые проводили исследования металлов. Ему принадлежит также приоритет в создании термопары для измерения температуры рабочей части резца, первым в мире установил основные закономерности измерения температуры в зависимости от скорости резания и подачи. Во время 1-й мировой войны У. создал много изобретений в самолетостроении и морском флоте, изготовил магнето для русской авиации. В частности, он предвосхитил на много лет идею создания вертолета, применив принцип гироскопа. Итоги многолетней работы У. изложил в научном труде «Явления, происходящие при резании металлов». За вклад в развитие советской науки и техники в 1936 У. был награжден орденом Ленина. До самой смерти продолжал трудиться в одном из НИИ Ленинграда.

48