Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Ласуков Александр Александрович

Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов
<
Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Ласуков Александр Александрович. Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 Юрга, 2006 201 с. РГБ ОД, 61:06-5/2626

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Формирование элементных стружек

1.1. Классификация стружек 7

1.2. Причины и схемы образования элементной стружки 14

1.3. Контактные условия при элементном стружкообразовании 37

1.4. Обобщение материалов литературного обзора и постановка задач

исследования 50

Глава 2 Методика проведения экспериментальных исследований 55

2.1 Экспериментальная установка 55

2.2 Инструмент 57

2.3 Обрабатываемый материал 57

2.4 Измерение длин контакта стружки с резцом 58

2.5 Измерение температуры 61

2.6 Динамометр 63

2.7 Определение усадки стружки 68

2.8 Измерение контактного слоя стружки 69

Глава 3. Стружкообразование при резании жаропрочных сплавов 70

3.1 Характер стружкообразования 70

3.2 Анализ основных характеристик стружкообразования при резании жаропрочных сплавов 74

3.3 Влияние основных факторов процесса резания на стружкообразование при точении жаропрочных сплавов 85

3.4 Выводы по главе 3 95

Глава 4. Контактные явления при резании жаропрочных сплавов 98

4.1 Длина контакта стружки с инструментом 99

4.2 Силы резания при обработке жаропрочных сплавов 107

4.3 Структура зоны контакта и распределение контактных напряжений 120

4.4 Удельная сила трения 126

4.5 Среднее контактное давление 129

4.6 Средний коэффициент трения на передней поверхности инструмента при резании жаропрочных сплавов 131

4.7 Выводы по главе 4 134

Глава 5. Исследование влияния ионной имплантации на характер стружкообразования и работоспособность инструмента 137

5.1 Методы повышения работоспособности инструмента 137

5.2 Управление видом и формой стружки 140

5.3 Исследование процесса обработки стали имплантированным инструментом 144

5.4 Исследование обработки жаропрочного сплава имплантированным инструментом 160

5.5 Методика определения рациональных режимов резания с целью обеспечения дробления стружки 167

5.6 Выводы по главе 5 169

Общие выводы 171

Список литературы

Введение к работе

В настоящее время в машиностроении используется все больше материалов с особыми механическими и физико-техническими свойствами (коррозионная стойкость, жаропрочность, высокие механические свойства и др.), работающих при повышенных температурах, давлениях, в агрессивных средах и других специфических условиях. Это обусловлено развитием таких отраслей промышленности, как авиация, судостроение, химическая промышленность и др. Применение в больших масштабах указанных материалов ставит задачу углубленного изучения особенностей их обработки с целью усовершенствования существующих технологических процессов и повышения производительности. В первую очередь это относится к механической обработке.

Механическая обработка труднообрабатываемых материалов характеризуется пониженной производительностью, т.к. эти материалы по своим свойствам достаточно близко приближаются к инструментальным материалам. К особенностям обработки этих материалов резанием можно отнести повышенный износ инструмента, склонность к образованию элементной стружки, низкие оптимальные скорости резания по сравнению с обработкой большинства конструкционных материалов, необходимость безопасного удаления стружки из зоны резания и т.д. Особенно остро эта задача встает при обработке изделий на станках с ЧПУ, на роботизированных технологических комплексах (РТК), станках автоматах и автоматических линиях.

Решение этих вопросов требует предварительных исследований по физике процесса резания: изучение характера стружкообразования, деформации и напряжений в зоне резания, силовых зависимостей, температуры резания и др.

В настоящее время существует ряд путей решения этой проблемы. Рассмотрев взаимосвязи контактных характеристик на передней поверхности инструмента с параметрами стружкообразования, можно прогнозировать переход одного вида стружки в другой, и вскрыть крупные резервы повышения

5 производительности в автоматизированном производстве без дополнительных затрат на оснастку, обеспечивающую дробление стружки. При этом можно не снижать стойкость инструмента, а даже ее увеличивать.

При обработке резанием труднообрабатываемых материалов и обычных конструкционных сталей в определенном диапазоне режимов резания образуется элементная стружка [18, 33, 104, 109, 121, 134, 135, 156]. Исследование процесса образования подобной стружки имеет важное практическое значение.

С момента появления первых работ по вопросу элементного стружко-образования было проведено большое количество исследований, однако, в настоящее время этот процесс остается недостаточно изученным. Поэтому остается актуальным изучение процессов элементного стружкообразования для решения вышеперечисленных проблем.

Целью работы является повышение производительности механической обработки авиационных сплавов в автоматизированном производстве путем управления характером стружкообразования и повышения работоспособности инструмента.

Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных условиях по схеме однофакторного эксперимента.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Показана температурная природа вида стружкообразования. Сплошность стружки для исследуемых материалов находится в однозначной зависимости от гомологического эквивалента температуры.

Выявлена зависимость сплошности стружки от силы взаимодействия между элементами стружки, которая создает силу трения между элементами, увеличивая сплошность стружки. Все это является следствием контактных взаимодействий.

Через характер контактного взаимодействия выявлено влияние свойств передней поверхности на вид и форму образующейся стружки. Посредством ионной имплантации инструмента появляется возможность управ- лять видом образующейся стружки с целью получения ее оптимальной формы и увеличения работоспособности твердосплавного инструмента.

Результаты работы внедрены на ЗАО «Тюменские моторостроители». На разработанное устройство для нанесения рисок на переднюю поверхность инструмента с целью определения длины пластического контакта получен патент на полезную модель.

Диссертация состоит из пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. В первой главе приведен аналитический обзор материалов публикаций отечественной и зарубежной печати по вопросам стружкообра-зования, описаны основные параметры стружки и различия во внутреннем строении стружки. Проанализированы контактные процессы на передней поверхности инструмента при образовании элементной стружки. Рассмотрены условия, вызывающие изменение вида стружки. Во второй главе изложена методика экспериментальных исследований. В третьей главе приведены полученные экспериментальные данные по основным характеристикам струж-кообразования. В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований основных контактных характеристик при обработке жаропрочных сплавов. В пятой главе приведены результаты исследований влияния свойств инструментальной поверхности на характер образующейся стружки.

Причины и схемы образования элементной стружки

Как отмечалось выше, физические причины превращения сливной стружки при определенной скорости резания в суставчатую, а затем при росте скорости резания в элементную, до сих пор полностью неясны, а существующие предположения противоречивы.

В работе [141] указывается, что причиной такого превращения является усиление слипаемости стружки с передней поверхностью и накопление перед инструментом деформированного материала срезаемого слоя. Однако многие исследователи не подтверждают такое предположение. Наоборот, при увеличении скорости резания заторможенный слой становится тоньше и уже, а длина пластического контакта Сі и средний коэффициент трения ц уменьшаются. Так, например, при резании хромоникелевой стали (толщина среза 0,15 мм; у = -8) со скоростью V= 30 м/мин получены значения Ci = 0,55 мм иц = 0,5, а со скоростью V = 90 м/мин - значения Сі= 0,3 мм и (i = 0,46.

Причиной появления суставчатой стружки при резании титановых сплавов с точки зрения авторов работы [62] является охрупчивание срезаемого слоя вследствие поглощения кислорода и азота воздуха, причем указывается, что интенсивность процесса возрастает с увеличением скорости (температуры) резания. Эксперименты показали, что стружка, образовавшаяся при резании в среде аргона, имеет такое же суставчатое строение, как и при резании в воздухе. Таким образом, гипотеза охрупчивания, если она и справедлива при резании титановых сплавов, не может объяснить появления суставчатой стружки при резании легированных сталей.

Не подтверждается опытом и предположение, что суставчатая стружка образуется вследствие колебаний технологической системы [76, 143]. Определением числа следов лезвия резца на поверхности резания, хорошо заметных в отраженном свете, была найдена частота сдвигов fc суставов и элементов стружки, а с помощью датчиков для бесконтактного измерения параметров колебаний - частота f колебаний резцедержателя относительно детали. Замечено, что частота сдвигов fc с увеличением скорости резания возрастает, а частота f колебаний резцедержателя остается постоянной. При этом частота сдвигов элементов стружки на один - два порядка выше частоты колебаний системы. Интересно отметить, что частоты колебаний резцедержателя при резании хромоникелевои стали и стали 45 практически одинаковы, хотя при обработке стали 45 образуется не суставчатая, а сливная стружка. Малая жесткость технологической системы, по-видимому, может только усилить цикличность стружкообразования, но не является основной причиной образования суставчатой и элементной стружки.

Существует мнение, что интенсивная локализация сдвига, характеризуемая образованием элементной стружки, при резании титановых сплавов обусловлена гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой. Результаты работы [149] для инконеля 718 (ГЦК решетка) и стали AISI 4340 (ОЦК решетка) свидетельствуют о том, что тип кристаллической решетки -не единственный фактор, обусловливающий процесс локализации сдвига. Поскольку при резании труднообрабатываемых сплавов интенсивная деформация в узкой полосе зоны первичного сдвига и сжатие наклонно расположенной поверхности движущимся резцом происходят одновременно, факторы, облегчающие локализацию сдвига и (или) тормозящие деформацию внутри элементов стружки, будут способствовать образованию стружки с зоной локализованного сдвига. В случае титановых сплавов гексагональная плотноупакованная решетка и большой размер зерен тормозят скольжение в элементах стружки, тогда как низкие теплофизические свойства усиливают локализацию сдвига. Аналогично, в случае инконеля 718 упрочнение материала в результате выделений частиц у-фазы при высоких температурах, по-видимому, тормозит деформацию внутри элементов стружки, усиливая, таким образом, локализацию сдвига при стружкообразовании. Кравченко Б.А. [59] также указывает на влияние кристаллического строения сплавов на характер стружкообразования, который в свою очередь определяет формируемое в поверхностном слое остаточное напряженное состояние.

Присутствие в обрабатываемом материале легирующих элементов (хрома, никеля, вольфрама, молибдена и др.) также не может являться главной причиной образования суставчатой и элементной стружки (хотя как считают в работе [19], основным фактором, определяющим обрабатываемость жаропрочных сплавов на никелевой основе, является количество упрочняющей у-фазы или суммарное содержание в сплаве титана и алюминия). Так, например, при резании со скоростью V =150 м/мин стали 45 в отожженном состоянии образуется сливная стружка, а при резании той же стали, закаленной до твердости 30-34 HRC3, типичная суставчатая стружка. Х.Зикмэном [120] при точении мягкой углеродистой стали со скоростью V=4880 м/мин была получена стружка, состоящая из отдельных элементов. Как поясняют авторы, всё это свидетельствует о том, что превращение сливной стружки в суставчатую и элементную не исключение, свойственное обработке только некоторых материалов, а является закономерностью процесса образования стружки, в основе которого лежит деформация сдвига.

Измерение длин контакта стружки с резцом

Известно, что размеры полного и пластического контакта стружки с передней поверхностью инструмента в значительной степени определяют такие практически важные характеристики, как температуру нагрева и интенсивность износа режущей части инструмента, а также величину и распределение контактных нормальных и касательных напряжений.

Существует несколько способов измерения длин контакта, различающихся сложностью реализации, точностью и трудоемкостью.

Полная длина контакта сравнительно легко поддается измерению. Обычно используемые для этого способы [45] сводятся к определению границы отпечатка, оставляемого стружкой на передней поверхности. Чаще всего - это след износа на свежезаточенной (или доведенной) поверхности, который дает достаточную точность измерений. В данной работе (так как режущие пластины имели стандартную алмазную заточку до Ra=0,05 мкм) и был использован этот метод измерения путем наблюдения следа износа на инструментальном микроскопе МИР-3. Более точный способ измерения длины контакта, предложенный в работе [97], является чрезвычайно трудоемким. Также для него необходимо специальное силоизмерительное устройство - разрезной резец, что ограничивает его применение с малыми передними углами и относительно вязкими обрабатываемыми материалами.

Длину пластического контакта наиболее часто определяют по отпе чатку, появляющемуся на контактной стороне «корня» стружки после мгновенной фиксации зоны резания. Основное условие при получении качественного отпечатка - обеспечение необходимой скорости отвода резца из зоны резания, которая в начальный момент отвода должна превышать скорость резания и быть направленной по нормали к передней поверхности инструмента. Это условие ограничивает возможности данного метода как по уровню исследуемых режимов обработки, так и по величине переднего угла.

Наиболее информативным способом определения пластической длины контакта является метод, предложенный Н.Н. Зоревым [45], который заключается в измерении линий текстуры в стружке на микрошлифе «корня», вырезанного из заготовки после мгновенного прерывания процесса резания. Этот метод позволяет также определить контуры контактной пластической области. Его недостаток - чрезвычайная трудоемкость.

В настоящей работе длина пластического контакта определялась по методике, сравнительно недавно разработанной СВ. Михайловым [9], не имеющая ограничений ни по скорости резания, ни по переднему углу. Сущность этой методики заключается в следующем (рис. 2.2). На переднюю поверхность инструмента наносятся неглубокие риски параллельно направлению движения стружки. Риски начинаются, несколько отступая от режущей кромки, причем расстояния от этой кромки до соседних рисок различаются на постоянную величину - шаг. Чем он меньше, тем точнее будет результат измерения. Сходящая по передней поверхности стружка заполняет углубления рисок, попадающие в пределы пластической части контакта. Поэтому на контактной поверхности стружки возникают выступы (гребешки), по числу которых с точностью до выбранного шага определяется искомый параметр «Сі». В работе [ПО] произведено сравнение длины пластического контакта, измеренной по данной методике и по эпюрам контактных нагрузок, полученных в работе [97], из которого следует достаточно хорошее совпадение результатов.

Известно, что размеры полного и пластического контакта стружки с передней поверхностью инструмента в значительной степени определяют такие практически важные характеристики, как температуру нагрева и интенсивность износа режущей части инструмента, а также величину и распределение контактных нормальных и касательных напряжений.

Существует несколько способов измерения длин контакта, различающихся сложностью реализации, точностью и трудоемкостью.

Полная длина контакта сравнительно легко поддается измерению. Обычно используемые для этого способы [45] сводятся к определению границы отпечатка, оставляемого стружкой на передней поверхности. Чаще всего - это след износа на свежезаточенной (или доведенной) поверхности, который дает достаточную точность измерений. В данной работе (так как режущие пластины имели стандартную алмазную заточку до Ra=0,05 мкм) и был использован этот метод измерения путем наблюдения следа износа на инструментальном микроскопе МИР-3. Более точный способ измерения длины контакта, предложенный в работе [97], является чрезвычайно трудоемким. Также для него необходимо специальное силоизмерительное устройство - разрезной резец, что ограничивает его применение с малыми передними углами и относительно вязкими обрабатываемыми материалами.

Анализ основных характеристик стружкообразования при резании жаропрочных сплавов

Для сливных стружек основными характеристиками стружкообразования являются усадка стружки и угол наклона условной плоскости сдвига - pY Элементное стружкообразование характеризуется большим числом угловых и линейных параметров, к которым относятся: угол наклона плоскости сдвига (скола) элемента - Pi, толщина стружки или высота элемента - аь высота сплошного участка стружи - аг, толщина элемента - bi, шаг элементов - т.

Кроме этого в зависимости от величины основных параметров находятся и другие характеристики, отражающие особенности элементных стружек. Отношение а2/а, характеризует сплошность стружки. Угол между свободной поверхностью элемента и направлением скорости резания - \\J (рис.3.3), может характеризовать сдвиговые деформации. Эти характеристики могут быть легко зафиксированы на стружке и отражают конечную стадию деформации элементов.

На рис. 3.3 представлена упрощенная схема образования элементной стружки, предложенная Афонасовым А.И. (на ней показаны все исследуемые параметры стружкообразования), которая позволяет с достаточной точностью установить связь между угловыми и линейными параметрами стружки [10]: — - = tg(P, - у) + tg(V/ + у). а, -а2

Обмер большого числа микрофотографий шлифов стружек позволил получить значения показателей деформации для элементных стружек в зависимости от скорости резания, подачи и переднего угла инструмента. На рис. 3.4-3.11 приводятся результаты измерений усадки стружки, отношения а2/а15 шага-т.

Наиболее простым и распространенным способом оценки деформации стружки принято считать усадку стружки. При определении усадки стружи, как отношение длины среза к длине образовавшейся стружки при резании жаропрочных сплавов, получаются заниженные значения (рис. 3.4). Особенно ярко это проявляется при больших подачах, где усадка, как и при обработке титановых сплавов, достигает значений меньше единицы.

Как показано Н.И. Резниковым [118, 119] и М.Ф. Полетикой [102] это не означает, что мы имеем дело с отсутствием деформации материала стружки при резании. В данном случае продольная усадка стружки является лишь условной величиной, не характеризующей деформированное состояние. Здесь необходимо учитывать и то обстоятельство, что продольная усадка (как качественный показатель деформации материала при резании) больше подходит для сливных стружек. В элементных стружках сплошность нарушена (она всегда меньше единицы), поэтому длина элементной стружки получается больше, чем сливной. В большей степени деформированное состояние характеризуется отношением толщины стружки по выступам а і к. толщине среза.

Усадка стружки по толщине (рис. 3.5) при резании всегда больше единицы.

Как видно из показанных графиков, значения продольной и поперечной усадки стружки при малых подачах практически совпадают, при подачах 0,26 мм/об и 0,36 мм/об в области малых скоростей резания (вплоть до оптимальных скоростей [106]) значения совпадают, а с увеличением скорости резания значения поперечной усадки несколько выше значений продольной усадки. Это еще раз говорит о том, что оценка деформации по усадке стружки больше пригодна для сливных стружек. Изменение усадки стружки при обработке жаропрочных сплавов происходит по закону, имеющему максимум при скорости резания 4-7 м/мин. Такая закономерность наблюдается при обработке с различными передними углами инструмента и подачами, что говорит о существовании нароста при обработке в указанном диапазоне скоростей.

При образовании элементной стружки более надежно фиксируется угол сдвига Рі в момент конечного скола элемента и является одной из важных характеристик стружкообразования. В работе [45] Н.Н. Зорев пишет: «Можно сказать, что почти все характеристики процесса резания и его практические результаты зависят от процесса стружкообразования. Поэтому большое значение имеет установление основных закономерностей этого процесса, а угол сдвига Pi целесообразно использовать как основной параметр процесса стружкообразования».

В работах [75, 82, 127, 130] рассмотрены способы измерения угла конечного скола элемента Рі. В данной работе применяли способ определения угла скола элементов по микрофотографиям стружек.

Угол Pi определялся путем измерения стороны ДС элемента (рис.3.3). Деформация этой сторона в процессе перемещения элемента незначительна и выражается лишь в некотором искривлении её контактной части. Если обозначить длину указанной стороны через 1, то угол Pi определиться как: а а p. = arcsin— где а - толщина среза.

Как показало сравнение этого способа с другими способами [10] точность описанного метода вычисления угла Pi вполне удовлетворительная.

Основное преимущество описанного способа заключается в том, что непосредственное измерение угла Pi заменяется измерением длины 1, которое выполняется на шлифе стружки, а не корня. Тем самым отпадает необходимость в наиболее трудоемкой операции получения и обработки корня стружки. Изготовляется только шлиф самой стружки, измеряются все элементы, а результат определяется как среднее арифметическое. В данной работе угол Pi для малых подач определялся как описанным способом, так и через усадку стружки по формуле [117]: n C0SY p,=arctg- f— S. sinY

На рис. 6 представлены результаты измерения угла рі для титановых сплавов ВТ1, ВТЗ-1, ВТ6 и жаропрочного сплава ЭИ698 [70], из которых видно, что с ростом подачи и увеличением скорости резания угол увеличивается. При увеличении пластичности сплава степень деформации элемента увеличивается и угол pi становится меньше.

Таким образом угол сдвига элемента - pi отражает существующую сложную зависимость явлений в процессе резания титановых и жаропрочных сплавов, но также как и поперечная усадка стружки он не может быть мерой степени деформации в объеме элемента и характеризует только конечную стадию деформации.

Структура зоны контакта и распределение контактных напряжений

Рассмотрим зависимости угла сдвига Рь шага элементов -ти отношения а2/а, от внешних факторов: толщины среза, переднего угла, свойств обрабатываемого материала и скорости резания.

Толщина среза оказывает довольно сложное влияние на процесс стружкообразования.

С увеличением толщины среза связано увеличение зоны стружкообразования: увеличивается длина поверхности скалывания (условной плоскости сдвига), увеличивается путь продвижения элемента по передней грани (площадь контакта по передней грани).

Увеличение толщины среза приводит к росту угла наклона плоскости сдвига Pi (угла скола элементов), увеличивается шаг элементов m за счет увеличения объема деформируемого металла. При этом уменьшается отношение а2/а,, что указывает на переход от сливных к элементным стружкам с увеличением толщины среза. Влияние толщины среза на указанные параметры стружкообразования при резании различных сплавов показано на рис. 3.6, 3.8-3.10.

Вопрос о влиянии толщины среза на процесс стружкообразования обсуждался многими исследователями. Существует несколько гипотез, объясняющих это влияние, но единого мнения до сих пор нет.

Переход сливной стружки в стружку скалывания с увеличением толщины среза Н.Н. Зорев объясняет как «результат снижения пластичности обрабатываемого материала, вызванный изменением напряженного состояния зоны стружкообразования» [45]. Аналогичных взглядов придерживаются Филд и Мерчант [147].

Ингоро и Оксли [146] исследовали распределение напряжений в пластической зоне на основе теории поля линий скольжения, разработанной для упрочняющего материала. Ими показано, что гидростатическое напряжение меняется от напряжения сжатия у свободной поверхности до растягивающих напряжений у вершины резца. Чем больше толщина стружки, тем выше напряжения растяжения вблизи вершины инструмента. Это позволило сделать вывод, что возможность образования стружки скалывания зависит от величины напряжений растяжения в зоне режущей кромки, последнее способствует образованию трещины.

К подобному выводу приходит М.Г. Гольдшмидт [30], исследуя влияние толщины среза и переднего угла инструмента на напряженное состояние зоны стружкообразования при свободном резании на микроскорости латуни ЛС59-1.

Изменение толщины среза оказывает влияние на процесс стружкообразования через напряженное состояние в зоне контакта стружки с передней поверхностью инструмента.

Увеличение толщины среза приводит к росту нормальной силы и силы трения на передней грани инструмента. При этом рост нормальной составляющей опережает рост силы трения. Поскольку с увеличением толщины среза площадь контакта на передней грани растет не пропорционально толщине среза, то среднее контактное давление несколько увеличивается, а среднее касательное напряжение остается практически постоянным. Такая закономерность обнаружена в работах [44, 45, 47] и [140] по точению ряда обычных и термообработанных сталей, а также в работе [10] при обработке титановых сплавов. В результате средний коэффициент трения уменьшается.

Увеличение нормальных напряжений в контактной области способствует росту напряжений сжатия у свободной поверхности и растягивающих напряжений у вершины резца.

В общем случае увеличение толщины среза приводит к уменьшению напряженности процесса пластической деформации, о чем свидетельствует рост угла Pi, уменьшение среднего коэффициента трения, уменьшение поперечной усадки стружки.

Передний угол инструмента является одним из наиболее важных внеш них факторов, оказывающих влияние на процесс стружкообразования при резании жаропрочных сплавов. Передний угол инструмента двояко влияет на процесс стружкообразования: непосредственно и через угол действия - со. Непосредственное влияние переднего угла было рассмотрено раньше. По динамическим опытам с разными передними углами можно судить о комплексном влиянии переднего угла на процесс стружкообразования.

Обработка шлифов стружек показывает уменьшение угла скола элемента - (Зі с уменьшением переднего угла инструмента. Также изменяется и вид элемента стружки. Элемент от трапецеидальной формы при положительных передних углах изменяется до формы, близкой к треугольной при отрицательных (рис. 3.12, 3.13).

При уменьшении переднего угла, угол Pi уменьшается не пропорционально, а с отставанием. В работе [10] подобное воздействие переднего угла приводит к изменению шага стружки и её сплошности при обработке титановых сплавов. Как показано в наших исследованиях передний угол при обработке жаропрочного сплава на шаг элементов влияния не оказывает. Переход же к отрицательным передним углам инструмента будет способствовать уменьшению отношения а2/а,.

Изменение механических свойств сплавов заметно сказывается на процессе стружкообразования. Как и в предыдущих случаях здесь проявляется непосредственное и косвенное влияние механических свойств.

Непосредственное влияние свойств обрабатываемого сплава сказывается через изменение сопротивления пластической деформации. Известно, что увеличение прочности материала приводит к снижению его пластичности. Понижение пластичности резко сокращает размеры пластически деформируемой области как вдоль передней поверхности инструмента, так и за условной плоскостью сдвига.

Похожие диссертации на Повышение работоспособности инструмента ионной имплантацией в условиях элементного стружкообразования при обработке труднообрабатываемых сплавов