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 из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Цыпкин Евгений Николаевич

Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС
<
Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС
>

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

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Цыпкин Евгений Николаевич. Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 : Кинешма, 2004 138 c. РГБ ОД, 61:04-5/4151

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор, цели и задачи исследований 8

Глава 2. Методика проведения экспериментальных исследований 27

2.1. Объекты исследований 27

2.2. Методика проведения стойкостных испытаний инструмента 28

2.3. Методика осуществления активации СОТС 29

2.4. Методы металлографического и металлофизического анализа 32

2.5. Методы определения характеристик процесса резания 34

2.6. Статистическая обработка экспериментальных данных 35

Глава 3. Исследование механизма изнашивания инструмента в условиях прерывистого резания 42

3.1. Металлографические исследования износа инструмента 42

3.2. Изучение структурных превращений в контактных слоях инструмента

3.2.1. Исследование кинетики структурных превращений в контактных слоях инструмента при резании без СОТС 46

3.2.2. Исследование кинетики структурных превращений в контактных слоях инструмента при резании с использованием СОТС 49

3.2.3. Исследование причин возникновения структурных изменений и их влияния на механизм износа инструмента 58

Выводы 63

Глава 4. Исследование влияния активации сотс на процесс резания 64

4.1. Механизм действия комбинированной активации СОТС при резании 64

4.1.1. Механизм действия медьсодержащей присадки в СОТС 64

4.1.2. Механизм действия электрической активации СОТС с медьсодержащей присадкой 67

4.2. Исследование влияния активации СОТС на характеристики процесса резания 72

4.2.1. Изучение влияния активации СОТС на величину усадки стружки...72

5.2. Изучение влияния активации СОТС на величину шероховатости обработанной поверхности

Выводы 80

Глава 5. Экспериментальные исследования работоспособности инструмента при прерывистом резании с использованием активированной СОТС ... 82

5.1. Исследование влияния фактора прерывистости на работоспособность инструмента при резании без СОТС 82

5.2. Исследование влияния активации СОТС на работоспособность режущего инструмента 86

5.3. Оптимизация параметров активации СОТС 98

5.4. Производственные испытания инструмента при резании с использованием активированной СОТС 109

5.5. Технико-экономическое обоснование использования активированной СОТС ПО

Выводы 117

Общие выводы по работе 118

Список литературы 121

Приложения 134

Введение к работе

Важнейшим условием экономического развития общества является интенсификация производства и повышение его эффективности на основе ускорения научно-технического прогресса, рационального использования и экономии всех видов ресурсов, создания и широкого использования высокопроизводительных технологий, повышающих качество выпускаемых изделий и их конкурентоспособность. В машиностроительной отрасли это неразрывно связано с интенсификацией механической обработки и повышением эффективности использования металлорежущего инструмента.

В настоящее время более 50 % отказов технологических систем, осуществляющих обработку резанием, связано с утратой работоспособности режущего инструмента [78], что ведет к увеличению затрат на изготовление продукции. Таким образом, повышение работоспособности режущего инструмента за счет увеличения его периода стойкости является одним из главных резервов повышения эффективности производства.

Значительное количество операций механической обработки материалов резанием - все виды фрезерования и зубообработки, строгание, долбление, а также точение деталей, имеющих прерывающиеся поверхности, выполняются в условиях периодического и прерывистого резания. Многие из этих операций осуществляются инструментом из быстрорежущей стали. Режущий инструмент, работающий в таких условиях, имеет меньшую стойкость по сравнению с непрерывным резанием, что объясняется более интенсивным протеканием процессов изнашивания и разрушения контактных поверхностей. Поэтому задача повышения работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания является актуальной, а выбор того или иного метода тесно связан с явлениями, протекающими в поверхностных слоях инструмента в процессе

резания и влияющими на работоспособность инструмента в конкретных условиях применения.

Наряду с такими известными методами повышения стойкости инструмента, как химико-термическая обработка (ХТО), магнито-импульсная обработка (МИО) и нанесение износостойких покрытий, эффективным является применение смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС) при резании, как непосредственно, так и в комплексе с различными методами активации, повышающими их эффективность. К этим методам можно отнести химическую активацию, то есть введение различных присадок, а также различные методы физической активации, к которым можно отнести активацию внешними энергетическими воздействиями.

Дальнейшее развитие исследований, направленных на изучение механизмов изнашивания инструмента из быстрорежущей стали и влияния на них условий протекания процесса резания позволит разработать более эффективные способы повышения работоспособности инструмента в условиях прерывистого резания.

Целью данной работы является повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали на операциях прерывистого резания путём комбинированной активации СОТС на основе изучения механизма изнашивания и влияния на него условий резания.

Работа выполнена на кафедре «Технологии машиностроения» Кинешемского филиала Московского государственного индустриального университета (КФ МГИУ).

На защиту выносятся:

1. Установленные причины структурных превращений в контактных
слоях инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого
резания.

2. Установленная взаимосвязь фактора прерывистости резания и
интенсивности изнашивания инструмента.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния активирован
ной СОТС на характеристики процесса резания (усадку стружки,
шероховатость поверхности) и интенсивность изнашивания инструмента.

4. Математические модели оценки влияния параметров активации
СОТС на период стойкости инструмента.

Научная новизна работы заключается в:

установлении влияния фактора прерывистости на интенсивность изнашивания инструмента из быстрорежущей стали при прерывистом резании;

установлении влияния фактора прерывистости на интенсивность протекания структурных превращений в контактных слоях инструмента;

установлении влияния активации СОТС введением медьсодержащей присадки с электрической поляризацией инструмента от внешнего источника тока в процессе резания на повышение стойкости инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания;

получении математических моделей стойкости инструмента, учитывающих влияние параметров активации СОТС;

установлении влияния фактора прерывистости резания на эффективность активированной СОТС.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

разработаны рекомендации по применению активированной СОТС в условиях прерывистого резания;

проведёнными производственными испытаниями подтверждена эффективность активированной СОТС, использование которой на операциях прерывистого резания позволило повысить стойкость инструмента из быстрорежущей стали в 1,6 - 1,8 раза.

По теме диссертации опубликовано 7 работ. Основные положения диссертации доложены на международных и всероссийских конференциях, региональных научно-технических семинарах.

Методика проведения стойкостных испытаний инструмента

Стойкостные испытания режущего инструмента проводились при продольном точении заготовок на токарно-винторезном станке 16К25. Для обеспечения необходимой по условиям испытаний скорости резания заготовки предварительно протачивались на определенный диаметр. Для получения процесса прерывистого резания использовались заготовки специальной формы (рис.2.1). На противоположных боковых поверхностях заготовки фрезеровались пазы в размер С, который определялся в зависимости от необходимости получения определенного значения коэффициента прерывистости Кпр.

Используемые для экспериментальных исследований режущие пластины закреплялись в державках, которые обеспечивали следующую геометрию режущей части: у = 3; а = 7; ф = q i = 45. Выбор подобной геометрии обосновывался необходимостью интенсификации процесса изнашивания инструмента при исследованиях. Режимы резания назначались в соответствии с [97].

В качестве критерия износа инструмента при стойкостных испытаниях принималась величина фаски износа по задней поверхности h3 = 0,6 мм. Измерение величины фаски износа осуществлялось на металлографическом микроскопе МИМ - 7 с точностью ± 0,007 мм.

В данной работе исследовалось влияние химической и электрической активации СОТС на период стойкости инструмента из быстрорежущей стали. Схема проведения экспериментов с электрической активацией СОТС ( 1 - заготовка; 2 - режущая пластина; 3 - активатор; 4 - графитовый электрод; 5 - переменный резистор; 6 - микроамперметр; 7 - полярограф).

Электрическая активация СОТС осуществлялась путем поляризации инструмента от внешнего источника тока (рис.2.2). Электродный потенциал создавался между режущим инструментом и вспомогательным электродом, введенным в струю жидкости. В качестве вспомогательного применялся графитовый электрод. Поляризация электродов осуществлялась по потенциоста-тической схеме. Для создания поляризующего напряжения использовался источник питания электролитической ячейки полярографа ПУ-1, включенный по двухэлектродной схеме. Схема прибора обеспечивала автоматическое поддержание заданного потенциала между электродами на постоянном уровне в процессе испытаний. При испытаниях поляризация инструмента осуществлялась в катодной и анодной области. Для регистрации и регулирования тока в цепь включались микроамперметр и переменный резистор. Режущий инструмент при испытаниях изолировался от резцедержателя при помощи тонких текстолитовых пластин. Рис.2.3. Установка для электрической активации СОТС 2.4. Методы металлографического и металлофизического анализа

Изготовление шлифов, предназначенных для металлографических исследований сначала осуществлялось на универсально-заточном станке модели ЗВ642 с использованием алмазного круга АЧК 150x20x3x32 зернистостью АСР 100/80 на бакелитовой связке с обильным охлаждением в соответствии со схемой, представленной на рис.2.4. Плоскость сечения для приготовления шлифа выбиралась в соответствии с рекомендациями, приведёнными в [21]. В этом сечении, находящемся на середине длины фаски износа, возникают температуры максимального уровня. После удаления необходимого слоя шлифы помещались в обоймы и заливались протакрилом. Доводка шлифов осуществлялась на пластинах алмазного проката, изготовленных из синтетических алмазов марки АСМ на металлической связке Ml П. Концентрация алмазов составляла 100%. Использовались пластины зернистостью 80/60, 60/40, 28/20, 14/10, 7/5, 5/3. Окончательная доводка производилась на алмазных пастах АСМ зернистостью 3/2, 2/1, нанесенных на плотную бумагу и на мягкой ткани, смоченной взвесью А120з в дистиллированной воде. плоскость

Распределение кислорода в поверхностных слоях режущего клина инструмента изучалось с помощью микрозондового анализа на микроанализаторе «Сатеса». Ток зонда устанавливался в пределах 1,5-10"8 0,4-10"7А, ускоряющее напряжение - 10 - - 20 кВ. Исследования проводились на косых шлифах сечений в главной секущей плоскости режущих пластин, изношенных в процессе резания стали 45 всухую и с использованием активированной СОТС.

Изучение структурных превращений в контактных слоях инструмента

В данной работе изучалась структура контактных слоев инструмента, изношенного в различных условиях прерывистого резания в диапазоне скоростей v = 20 - 60 м/мин. Исследовалась структура в сечениях главной секущей плоскостью. Травление шлифов пластин проводилось по методике, описанной в главе 2.

Исследования показали, что в контактных слоях режущих пластин, доведённых до различной степени износа во всём исследованном диапазоне скоростей резания, образуется слаботравящаяся структура (рис.3.3, 3.4). Глубина распространения данных структурных изменений такова, что можно го ворить об объёмных превращениях в контактных слоях инструмента. Протяжённость зоны структурных изменений по задней поверхности инструмента соизмерима с высотой фаски износа. Это даёт основания предполагать, что данные структурные изменения предваряют износ инструмента. Структурные изменения в контактных слоях инструмента из быстрорежущей стали, имеющие аналогичный характер, были установлены в работах [11, 59] при непрерывном резании. Одной из задач настоящей работы являлось выявление характера влияния фактора прерывистости резания на интенсивность протекания структурных превращений в контактных слоях инструмента.

Из анализа фотографий микрошлифов режущих пластин, представленных на рис.3.3 и 3.4 следует, что с уменьшением значения коэффициента прерывистости резания площадь структурных изменений в пластинах, доведённых до одинаковой степени износа, увеличивается. То же самое происходит и при увеличении скорости резания.

Сечения в главной секущей плоскости режущей пластины Р6М5; (обрабатываемый материал - сталь 45; v = 30 м/мин; s = 0,15 мм/об; t = 0,5 мм; h3 - 0,3 мм ): а) Кпр = 1; б) Кпр = 0,5. Сечения в главной секущей плоскости режущей пластины Р6М5; (обрабатываемый материал - сталь 45; v = 60 м/мин; s = 0,15 мм/об; t = 0,5 мм; h3 - 0,5 мм ): а) Кпр - 1; б) Кпр = 0,5. причём более тесная взаимосвязь отмечается при коэффициенте прерывистости резания Кпр = 0,5. На рис.3.5 - 3.7 показаны зависимости площади структурных изменений в режущем клине от величины фаски износа для разных условий прерывистого резания, построенные по полученным уравнениям линейной регрессии. Из анализа данных зависимостей следует, что с увеличением износа инструмента наиболее интенсивно структурные превращения протекают при Кпр = 0,5 и при высоких скоростях резания (рис.3.5). При переходе к большим значениям коэффициента прерывистости характер влияния скорости резания на интенсивность протекания структурных превращений изменяется. При Кпр = 1 (рис.3.7) площадь структурных изменений более интенсивно растёт при низких скоростях резания. Это даёт основания предполагать, что структурные изменения зависят от времени свободного контакта инструмента с атмосферой, определяемого длиной холостого пробега инструмента, и существуют определённые сочетания длины холостого пробега инструмента и скорости резания, при которых структурные превращения протекают наиболее интенсивно. Температура резания, определяемая скоростью резания при прочих равных условиях ( t, s), является одной из причин активации контактных поверхностей инструмента и влияет на интенсивность их взаимодействия с внешней средой.

На рис.3.8 показаны зависимости площади изменённой структуры от скорости резания для пластин, доведённых до одинаковой степени износа по задней поверхности при разных значениях коэффициента прерывистости резания. Наибольшая интенсивность роста площади изменённой структуры наблюдается при меньших значениях коэффициента прерывистости в диапазоне скоростей резания v = 30- -45 м/мин. Такой характер зависимостей объясняется более благоприятным для протекания структурных изменений сочетанием теплонапряжённости режущего клина и времени свободного контакта с внешней средой в данных условиях резания.

Известно, что СОТС, используемые при резании, изменяют характер контактного взаимодействия в зоне резания и, следовательно, влияют на процессы, протекающие в поверхностных слоях инструмента.

В данной работе изучалось влияние СОТС, как базовой, так и активированной, на структурные превращения в быстрорежущем инструменте в различных условиях прерывистого резания. На рис.3.9 показаны микрофотографии шлифов сечений в главной секущей плоскости режущих пластин, изношенных в процессе резания стали 45 с использованием базовой СОТС Велс-1. Как следует из фотографий, при резании с использованием СОТС на водной основе в режущем клине инструмента, так же как и при резании всухую, происходят структурные изменения. В то же время отмечается уменьшение площади структурных изменений по сравнению с резанием всухую. Уменьшение значения коэффициента прерывистости приводит к росту площади изменённой структуры.

Исследовалось влияние скорости резания на интенсивность протекания структурных изменений в поверхностных слоях инструмента при резании с использованием СОТС. На рис.3.15-3.17 представлены зависимости Рис.3.13. Зависимости площади изменённой структуры от величины износа инструмента (сталь 45; Кпр = 0,5; v = 30 м/мин; s = 0,15 мм/об; t = 0,5 мм; q = 2 %; U = -1 В). площади структурных изменений в пластинах, доведённых до одинаковой степени износа, от скорости резания в различных условиях прерывистого резания с использованием базовой и активированной СОТС. При анализе данных зависимостей отмечается неоднозначный характер влияния скорости резания на интенсивность протекания структурных изменений при различных условиях резания. В диапазоне низких скоростей резания (20 - - 30 м/мин) отмечается малое влияние фактора прерывистости резания на интенсивность структурных изменений при использовании активированной СОТС. При увеличении скорости резания (в диапазоне 30 - 60 м/мин) процесс протекания структурных изменений ускоряется, причём более интенсивно это происходит при уменьшении значения коэффициента прерывистости. В целом отмечается снижение площади структурных изменений при использовании активированной СОТС по сравнению с базовой СОТС во всём исследованном диапазоне скоростей резания.

Механизм действия медьсодержащей присадки в СОТС

Природа трения и изнашивания находящихся во фрикционном контакте тел (при резании это пара инструмент - заготовка) объясняется закономерностями молекулярно-механической теории трения. При этом трение в процессе резания имеет ряд специфических особенностей, присущих только механической обработке металлов резанием: наличие высоких температур на контактных площадках инструмента и заготовки; чрезвычайно высокие давления, сопровождающие процесс резания; наличие соприкосновения контактных площадок по ювенильным металлическим поверхностям. В этих условиях значительный противоизносный эффект может обеспечить образование на трущихся поверхностях тонкой металлической плёнки, обладающей свойствами твёрдого смазочного материала и имеющей значительную механическую прочность на сжатие и низкое сопротивление тангенциальному сдвигу [28]. Для получения такой плёнки создаются СОТС в виде металлсодержащих композиций. Основную роль в получении таких композиций выполняют металлы, оксиды металлов, таких как медь, олово, никель, свинец.

Известно, что при резании с использованием жидких СОТС проникновение жидкости на контактные площадки осуществляется в соответствии с механизмом, предусматривающим наличие динамической сети межповерхностных капилляров [30]. Однако возникающие капилляры имеют очень незначительные размеры сечений. Поэтому ввод на контактные площадки металлсодержащих соединений даже в виде высокодисперсных частиц сильно затруднён. Более широкое использование металлов, входящих в состав смазочных композиций, может быть в том случае, если получать растворы, где металлы находятся в виде ионов или молекул. В таком виде смазочные композиции способны проходить через любые фильтрующие системы и быть стабильными во времени. В качестве металлсодержащих соединений могут использоваться неорганические соли металлов переменной валентности: соляной, серной, фосфорной и других кислот.

С.Н.Постников [88], изучая электрические явления при резании металлов в присутствии электропроводящей СОЖ и рассматривая участие электролита в качестве капиллярной прослойки, отмечал наличие скачков потенциала на границе «металл - раствор». Это приводит к возникновению корот-козамкнутого гальванического микроэлемента с ЭДС. В зоне фактического контакта при действии этого элемента возможно протекание окислительно-восстановительных процессов.

В основе активации СОТС за счёт использования медьсодержащей присадки лежит явление несамопроизвольного восстановления ионов металлов на трущихся поверхностях, широко известное в триботехнике. Природа данного явления, как отмечается в [89], заключается в протекании окислительно-восстановительных процессов различных соединений металлов, вводимых извне, в зоне трения металлических поверхностей с выделением и осаждением на них нейтральных атомов металлов. При этом на поверхностях трения образуется тонкая плёнка металла, обладающая свойствами твёрдого смазочного материала.

Повышение износостойкости инструмента в данном случае обусловлено следующими факторами: - контактирование поверхностей происходит через мягкий слой металла плёнки, основной металл при этом испытывает значительно более низкое давление; - отсутствие образования, а следовательно, и разрушения оксидных плёнок на поверхности; - адгезионное взаимодействие инструментального и обрабатываемого материалов снижается вследствие экранирующего действия медной плёнки; - металлическая плёнка при деформации в процессе трения не наклёпывается и обеспечивает свободный разряд дислокаций на поверхности инструментального материала.

Процесс осаждения меди на поверхностях трения имеет общую природу с электролизом, только вместо внешнего источника тока в системе «пара трения - СОТС» действует внутренний источник - трение, создающее трибо-термоЭДС (ТЭДС) [27]. Медь, находящаяся в растворе в виде ионов, комплексов или сольватированных частиц, являющихся носителями заряда, приобретает направленное движение в зону фрикционного контакта. Положительно заряженные частицы (катионы) под действием трибоэлектрического поля движутся к катодным участкам поверхности трения, где происходит их восстановление с выделением медной плёнки на поверхности.

Возникновение ТЭДС в процессе трения можно объяснить на основании явления Зеебека, согласно которому в замкнутой электрической цепи возникает ТЭДС, если места контактов поддерживаются при разных температурах. Приближённо можно принять, что зона непосредственного контакта в системе «пара трения - СОТС» имеет температуру Ті (горячий контакт), а находящиеся на некотором расстоянии от режущей кромки и замкнутые через СОТС поверхности - меньшую температуру Т2 (холодный контакт). Тогда ТЭДС в зоне фрикционного контакта будет пропорциональна разности температур а(Ті-Т2), где а - некоторый коэффициент, называемый удельной ТЭДС.

В процессе резания происходит нарушение теплового равновесия. Возникающая при этом ТЭДС вызывает отклонение потенциалов электродов (трущихся поверхностей) от значений, соответствующих отсутствию трения. Это отклонение в свою очередь вызывает протекание встречных электродных процессов: на катодных участках в зоне трения будет происходить восста новление ионов меди. Достаточно самого малого сдвига потенциалов от равновесных значений, чтобы начался этот процесс.

Исследование влияния активации СОТС на работоспособность режущего инструмента

Из представленных на рис.5.9 - 5.12 графиков зависимостей стойкости резцов от скорости резания следует, что при резании с использованием базовой СОТС абсолютное значение разброса стойкости при изменении

Зависимости стойкости инструмента при резании с использованием активированной СОТС (сталь С60А; Велс-1+СМГ+ЭА; s = 0,1 мм/об; t = 0,5 мм; q = 2,5 %; U = -1 В). значения коэффициента прерывистости в меньшей степени зависит от скорости резания, чем при использовании активированной СОТС. При резании с активированной СОТС с увеличением скорости резания абсолютная величина разброса стойкости в значительной степени снижается, что свидетельствует о повышении эффективности активированной СОТС на более высоких скоростях резания.

Исследовалось влияние параметров активации СОТС на стойкость и интенсивность изнашивания инструмента. На рис.5.13 показаны зависимости периода стойкости от напряжения поляризации инструмента при различных условиях прерывистого резания стали 45 с использованием СОТС с 2 % концентрацией медьсодержащей присадки.

Максимум стойкости отмечается в области катодной поляризации инструмента при всех исследованных значениях коэффициента прерывистости резания. При этом с увеличением значения коэффициента прерывистости максимум стойкости инструмента смещается в область действия более отрицательных напряжений поляризации. Данный факт может быть связан с действием термоЭДС в процессе резания. С увеличением значения коэффициента прерывистости резания, т.е. с уменьшением длины холостого пробега инструмента, возрастает теплонапряжённость зоны резания. Увеличение термоЭДС сдвигает электрический потенциал инструмента в область менее отрицательных значений. Вследствие того, что равновесный потенциал инструмента, как показано в главе 4, сдвигается в область более отрицательных значений, количество меди, восстанавливающейся на контактных поверхностях, снижается. Для сохранения количества восстанавливающейся меди необходимо наложение дополнительного отрицательного потенциала. На рис.5.14 представлены зависимости интенсивности изнашивания инструмента от напряжения поляризации при резании сталей 45 и С60А с использованием СОТС с 2 % концентрацией медьсодержащей присадки. В процессе резания стали 45 при значении коэффициента прерывистости К„р = 0,5 минимум интенсивности изнашивания инструмента отмечается при напряжении поляризации U = - 0,75 В (рис.5.14,а). С увеличением значения коэффициента прерывистости минимум интенсивности изнашивания смещается в область действия более отрицательных напряжений поляризации (при Кпр = 1 напряжение поляризации U = - 1 В). При резании стали С60А (рис.5.14,6) минимумы интенсивности изнашивания инструмента для разных значений коэффициента прерывистости смещаются в область действия более отрицательных напряжений поляризации (при Кпр = 0,5 напряжение поляризации U = - 1 В; при Кпр = 1 напряжение поляризации U = - 1,5 В). Такой характер данных зависимостей объясняется более высоким тепловыделением в зоне резания при обработке стали С60А, имеющей более высокую Рис.5 Л 4. Влияние напряжения поляризации инструмента на интенсивность его изнашивания ( СОТС Велс-1+2% СМГ; v = 30 м/мин; s = 0,15 мм/об; t = 0,5 мм): а) сталь 45; б) сталь С60А. прочность, и, как следствие, большим сдвигом электрического потенциала инструмента за счёт действия термоЭДС, как было отмечено выше.

В таблицах 5.2-5.5 представлены результаты исследований интенсивности изнашивания инструмента в зависимости от параметров активации СОТС при резании сталей 45 и С60А. Анализ данных таблиц показывает, что при уменьшении значения коэффициента прерывистости резания интенсивность изнашивания инструмента повышается во всём исследованном диапазоне концентраций медьсодержащей присадки и напряжения поляризации инструмента как при резании стали 45, так и С60А. Зависимость интенсивности изнашивания от концентрации медьсодержащей присадки в СОТС имеет экстремальный характер и во всём исследованном диапазоне напряжений поляризации инструмента наименьшая интенсивность изнашивания отмечается при концентрации медьсодержащей присадки q = 2 %. Таблица 5.2. Интенсивность изнашивания режущих пластин при резании с использованием активированной СОТС (сталь 45; v=30 м/мин; s=0,15 мм/об; t=0,5 мм; Кпр = 1).

В качестве выходного параметра оптимизации был принят период стойкости инструмента, как величина, характеризующая его работоспособность. В качестве варьируемых факторов приняты напряжение поляризации инструмента от внешнего источника U и концентрация медьсодержащей присадки q в базовой СОТС. Оптимизация проводилась при точении стали 45 в условиях прерывистого резания, характеризуемых значениями коэффициента прерывистости резания Кпр=1 и Кпр=0,5, на следующих режимах: v = 60 м/мин; s = 0,15 мм/об; t = 0,5 мм.

Похожие диссертации на Повышение работоспособности инструмента из быстрорежущей стали в условиях прерывистого резания путем комбинированной активации СОТС