№72-18
Дослідження температурних явищ при механічній обробці сталей та чавунів
В.А. Дербаба1, О.О. Богданов1, В.М. Рубан1
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 72:202-211
https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.202
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Дослідження температурних явищ в зоні різання сталевих й чавунних заготовок в умовах промислового виробництва методами комп’ютерного моделювання нестаціонарних процесів теплообміну при механічній обробці та пошук оптимального матеріалу для різального інструменту.
Методика. Методи проведення досліджень базувалися на основах теорії різання та різального інструменту, теорії теплопровідності щодо контактних поверхонь різального інструменту та заготовки в зоні різання. Використання прикладної програми для моделювання теплових явищ при механічній обробці металів та сплавів. Визначення оптимальних режимів різання з урахуванням зміни температури.
Результати. Комп’ютерний експеримент підтвердив, що оптимальними матеріалами різця при обробці сталі 30X є інструмент з матеріалу Р6М5, а для обробки чавуну СЧ20 краще використовувати інструмент з матеріалу ВК8. При однакових параметрах різання (глибина різання, подача, швидкість різання) та геометрії інструменту контактні поверхні нагріваються менше, а отже інструмент буде втрачати свої різальні якості повільніше і прослужить довше, при належній якості кінцевого продукту. При нестачі різців із оптимальних матеріалів в умовах обмежених можливостей підприємства, можливе застосування неоптимального інструментального матеріалу для механічної обробки сталей та чавунів з малими глибинами різання до 1 мм та на низькій подачі – 0,2 мм/об. При більших глибинах різання й подачі (t > 1 мм, S > 0,2 мм/об), температури в зоні різання стрімко підвищуються, збільшуючись на 20-40ºС, що негативно впливає процес обробки та зменшує стійкість різального інструменту.
Наукова новизна. Встановлено оптимальні режими різання та марки матеріалів деталі та заготовки, при яких буде забезпечено високу якість обробки. Дослідження теплових процесів системи інструмент-заготовка з визначенням температури в будь-якій точці на контактних поверхнях.
Практична значимість. Використання прикладної програми дозволяє визначати температуру відповідної точки різального клина, моделювати розподіл теплового поля для різних режимів різання (глибина різання, подача, швидкість різання) та геометрії інструменту, встановити їх оптимальні значення з урахуванням матеріалу різця та заготовки. Це суттєво прискорить підготовку технологічного процесу механічної обробки, забезпечить потрібну якість та мінімізує витрати.
Ключові слова: теорія різання, різальний інструмент, температура зони різання, тепловий баланс, оптимальні режими різання.
Перелік посилань
1. Мазур, М.П., Внуков, Ю.М., Грабченко, А.І., Доброскок, В.Л., Залога, В.О., Новосьолов, Ю.К., & Якубов, Ф.Я. (2020). Основи теорії різання матеріалів : підручник [для вищ. навч. закладів]. Новий Світ-2000.
2. Щербина, Є.Ю., Дербаба, В.А. & Козечко, В.А. (2022). Критерії стійкості ріжучого інструменту для висошвідкістної обробки. Збірник наукових праць НГУ, 67, 77-95.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/67.077
3. Кравченко, Ю.Г., Дербаба, В.А. & Смагін, Д.В. (2020). Визначення і взаємозв’язок кутів зсуву і тертя при стружкоутворенні. Збірник наукових праць НГУ, 61, 193-201.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/61.193
4. Алтухов, В.М., & Руднєв, Є.С. (2022). Дослідження теплових явищ при різанні важкооброблюваних матеріалів в умовах точіння. Наукові вісті Далівського університету, 23.
https://doi.org/10.33216/2222-3428-2022-23-8
5. Артеменко, Ю.А., Любименко, О.М., & Штепа, О.А. (2020). Моделювання теплових процесів в технологічних системах з використанням методу джерел. Наукові праці ДонНТУ, 1(22), 27-29.
https://doi.org/10.31474/2074-2630-2020-1-27-29
6. Шишков, М.М. (2000). Марочник сталей і сплавів: Довідник. Донецьк.
7. Дербаба, В.А., Пацера, С.Т. & Григоренко, В.У. (2022). Особливості механічної обробки зносостійких чавунів. Збірник наукових праць НГУ, 71, 217-230.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.217
8. Ступницький, В.В., & Долиняк, Я.В. (2016). Аналіз результатів імітаційного моделювання щодо впливу температурних чинників на стан поверхонь у процесі їх формоутворення. Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні, 50, 108-117.
9. Петраков, Ю.В., & Драчев, О.И. (2011). Моделирование процессов резания: учебное пособие. ТНТ.
