Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 40 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ - σ χ = σ = σ − σ + σ − σ + σ − σ σ σ + σ + σ = σ 2 2 2 в 1 2 2 3 3 1 в 1 2 3 1 ; ( ) ( ) ( ) ; 2 ; i i J ⎡ ⎤ σ = σ + σ + σ − σ + τ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 2 2 1 0,5 ( ) 4 ; x y x y xy ⎡ ⎤ σ = σ + σ − σ − σ + τ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 2 2 1 0,5 ( ) 4 ; x y x y xy 3 0 σ = , где А – константа, определяющая статическую сущность процесса разрушения, зависящая от характера имеющихся в материале дефектов и размеров тела [1]; χ – параметр, определяющий долю сдвиговой деформации в процессе разру- шения; σ i - интенсивность напряжений; J – пара- метр, характеризующий жесткость нагружения; σ в , σ -в – предел прочности материала режущей части инструмента при растяжении и сжатии; σ 1 , σ 2 , σ 3 – главные нормальные напряжения; σ х , σ у , τ ху – нормальные и касательные напряжения, действующие в режущей части инструмента в период цикла ее нагружения. Согласно натуральному критерию прочности ⎧ σ = τ + σ ≤ σ ⎪ ⎨ ⎪σ = τ + σ ≤ σ ⎩ 2 2 экв max 1 2 в 2 2 экв max 1 3 в , ; v v v v K K K K (9) cos cos cos σ = σ α + σ α + σ α 2 2 2 1 1 2 2 3 3 ; v cos cos cos τ = (σ α + (σ α + (σ α 2 2 2 1 1 2 2 3 3 ) ) ) ; v cos Σ α = Σ 1 1 ; р cos Σ α = Σ 2 2 ; р cos Σ α = Σ 3 3 ; р Σ = σ − χ σ + σ 1 1 2 3 2 ( ); Σ = σ − χ σ + σ 2 2 1 3 2 ( ); ( ) 3 3 1 2 2 ; Σ = σ − χ σ + σ 1 2 2[ 2 (4 → → Σ = + χ (σ + σ + σ − −χ − χ)(σ σ + σ σ + σ σ 2 2 2 2 1 2 3 2 3 3 1 ( ) ) )]; р 2 2 1 2 3(2 ) ; 2(4 ) K + χ = − χ 2 2 2 2 2 (2 ) (1 ); (4 ) K + χ = − χ − χ 2 2 2 2 3 2 (2 ) (1 ) ; 4(4 ) K + χ = − χ χ − χ Здесь σ ν , τ ν – функции нормальных и касатель- ных напряжений на опасной площадке с норма- лью v ; cosα 1 , cosα 2 , cosα 3 – направляющие коси- нусы нормали v опасной площадки; 1 2 3 , , α α α − углы, которые образуют нормаль v с направле- ниями главных напряжений σ 1 , σ 2 , σ 3 ; K 1 , K 2 , K 3 – коэффициенты, зависящие от свойств материала и оказывающие сопротивления нормальным и касательным напряжениям. В соответствии с критерием Боткина– Миролюбова, максимальное эквивалентное на- пряжение цикла оценивается выражением эквmax ср 1 3(1 ) (1 ) 2 i σ = − χ σ + + χ σ . (10) Здесь σ ср – среднее напряжение, определяемое выражением ср 1 2 3 1 ( ) 3 σ = σ + σ + σ . Согласно первой теории прочности максималь- но эквивалентное напряжение эквmax 1 σ = σ . (11) Распределения температур Θ, термических на- пряжений и напряжений σ х , σ у , τ ху , в режущей части инструмента для Р max и Р min оценивались методом конечных элементов. Апробация предложенной методики осу- ществлялась с использованием эксперимен- тальных данных, приведенных в работе [8]. Об- рабатывались заготовки из титанового сплава Ti-6Al-4V (ВТ-6). На основании данных рабо- ты [9] предел текучести материала обрабаты- ваемой заготовки σ s оценивается зависимостью: 900 exp(0,0618 (1700 )) s σ = × × Θ . В качестве инструментального материала использовались режущие пластины CNGA 120408S1020 KD120 (КНБ) со следующими геометрическими харак- теристиками: φ = 60° , α = 5°, γ = 5°. Механиче- ские параметры материала режущей пластины характеризуются следующими величинами [10]: и =1000 МПа, σ в =700 МПа, σ в = 6500 МПа. σ Режимы обработки заготовки приведены в табл. 1.