OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 1 2022 25 TECHNOLOGY дики), позволяющие теоретически рассчитать (спрогнозировать) температуру для определенной группы обрабатываемых материалов с учетом влияния изменения механических характеристик в процессе резания, не прибегая при этом к большому количеству экспериментов. Так, Эзель и др. [14] предложили теоретическую модель расчета температуры для высокоскоростного концевого фрезерования штамповых сталей, основанную на методе конечных элементов. На основе экспериментальных данных были получены коэффициенты модели, которые закладывались в программное обеспечение DEFORM-2D. Таким образом, численный метод был ограничен конкретным материалом и конкретными условиями обработки, а точность была нарушена при допущении независимости предела текучести материала от деформации, скорости деформации и температуры в процессе фрезерования. Данная статья посвящена разработке теоретического метода расчета температуры при фрезеровании для группы сплавов на никелевой основе. Для достижения этой цели необходимо разработать математическую модель, учитывающую влияние деформации, скорости деформации и температуры на изменение предела текучести в процессе фрезерования. Кроме того, подтвердить результаты теоретического прогнозирования температуры резания экспериментально (бесконтактным методом измерения температуры). В качестве примера теоретические и экспериментальные исследования будут проводиться для жаропрочного сплава ХН56ВМКЮ-ВД. Методика исследований Первое, из чего нужно исходить при расчете температуры при резании, – это механические и физические свойства материала. Второе – нужно учитывать геометрию режущего инструмента (передний угол , задний угол α, угол в плане , угол наклона режущей кромки λ) и также схематизацию процесса фрезерования, а именно глубину врезания e, учитывать количество одновременно работающих зубьев, отношение ширины фрезерования к диаметру фрезы. Геометрия режущего инструмента учитывалась через критерий Пекле, который определяет теплообмен между обрабатываемым материалом, окружающей средой и инструментом, и через коэффициент Пекле, учитывающий скорость отвода тепла [15]: 1 Pe , 60 1000 v a (1) 1 Pe 1 exp (Pe tg ) 1 , Pe tg y y K (2) sin cos , z a S (3) cos arctg , sin y (4) где а – толщина срезаемого слоя, мм; v – скорость резания, м/с; – коэффициент температуропроводности, м2/с (справочное значение); Sz – подача на зуб, мм/зуб; – действительный главный угол в плане, град; λ – угол наклона режущей кромки, град; – передний угол, град; y – угол наклона условной плоскости сдвига, град; – усадка стружки. Третье – нужно учитывать влияние самой температуры на изменение механических свойств материала. Высокие значения температуры в процессе резания могут приводить к значительному изменению механических свойств металлов и сплавов. Известно [16–18], что в процессе резания под влиянием высоких скоростей деформации обрабатываемый материал может существенно упрочняться, а под влиянием температуры – разупрочняться. Для исследования была выбрана группа жаропрочных сплавов, которая подчиняется одному и тому же закону разупрочнения (рис. 2). В связи с этим изменение предела текучести вышеуказанных сплавов можно описать одним обобщающим уравнением и для исследований допустимо выбрать любой из них. Для исследований был выбран сплав ХН56ВМКЮ-ВД. Физико-механические свойства данного материала представлены в табл. 1 [17, 18]. За основу расчетов были взяты зависимости изменения действительного предела прочности от температуры при высокотемпературных испытаниях жаропрочных сплавов на растяжение (см. рис. 2), а также сведения о влиянии дефор-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1