Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 51 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ контактирующих с передней поверхностью ре- жущей части инструмента, зависят от распре- деления температур вблизи этой поверхнос- ти Θ п , которое определяется по методике, изло- женной в работе [3]. Напряженное состояние режущей части инструмента считается пло- сконапряженным. Нормальные и касательные напряжения, возникающие в процессе резания на рассматриваемой поверхности режущей ча- сти инструмента, рассчитываются, в свою оче- редь, по методике, представленной в работах [4 и 5]. Материал режущей части инструмента состоит из I компонентов ( i = 1, …, I ) c разме- ром зерна Δ. Эти компоненты диффундируют в материал обрабатываемой заготовки незави- симо друг от друга. Коэффициенты диффузии компонентов материала инструмента в мате- риал заготовки зависят только от температуры и постоянны в течение времени Т. Механиче- ские свойства материала инструмента зависят от распределения температур Θ п , процентно- го содержания (концентрации) его компонен- тов α i и величины зерна Δ. Механизм адгезионного изнашивания по- верхностей режущей части инструмента связан с образованием и последующим разрушением адгезионных металлических связей (АМС) меж- ду материалами обрабатываемой заготовки и ре- жущей части инструмента в пределах участков их взаимного скользящего контакта l п . Процесс диффузионного изнашивания характеризуется диффузией компонентов материала режущей части инструмента в материал обрабатываемой заготовки (стружку), развивающейся также в пределах участка l п . Будем считать, что активизация процессов адгезионного и диффузионного изнашивания обусловлена преимущественно пластической деформацией элементарных объемов материала обрабатываемой заготовки, контактирующих с рассматриваемой поверхностью режущей части инструмента на участке l п [6]: tg sec = ξ − γ + γ п 2 ( (1 ) ) l a ; sin cos = ⋅ ϕ γ / a s , (1) где a – толщина срезаемого слоя; s – подача; γ, φ – передний угол и главный угол в плане режущей части инструмента соответственно; ξ – коэффициент усадки стружки. Разобьем участок l п на элементарные пло- щадки l j ( j = 1, …,J ). Критерием разбиения яв- ляется постоянство температуры Θ п j на участ- ке l j . Рассмотрим элементарный отрезок време- ни τ m обработки заготовки 1 M m m T = ⎛ ⎞ = τ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ∑ . Будем считать, что в течение τ m механические свой- ства материала инструмента постоянны и зави- сят от температуры Θ п j , а также концентрации его компонентов α ij в пределах площадки l j , ко- торая принимается также постоянной: α ij (τ m , Θ п j ) = const. Объем материала инструмента dQ А j (τ m ), уда- ляемый с элементарной площадки l j , за отрезок времени τ m , вследствие активации процесса ад- гезионного изнашивания, определяется зависи- мостью [7] А 1 2 ( ) j m j j j m v dQ p p l τ = δ τ ξ , (2) где v – скорость резания; δ – толщина зоны раз- рушения АМС в инструменте, принимаемая равной толщине полос скольжения в металлах и инструментальных материалах; p 1 j – вероят- ность активизации процессов адгезионного и диффузионного изнашивания; p 2 j – вероятность смещения зоны разрушения АМС в материал инструмента. Вероятность p 1 j предлагается определять сле- дующим выражением [7]: − = + 1 1 п (1 ) j Kj j p q q , (3) где q п j – нормальное давление на площадке l j передней поверхности режущего инструмента; q K j – среднее нормальное давление, необходи- мое для полного пластического смятия микро- неровностей материала обрабатываемой заго- товки на этой же площадке [8]: j − = σ α τ Θ − μ ви п 2,5 ( ( ), )(1 ) Kj ij m j q ; 1 2(1,385 ) μ = − γ , (4) где σ – ви j (α ij (τ m , Θ п j )) – предел прочности на сжа- тие материала инструмента при температуре Θ п j и концентрации его компонентов α ij в течение отрезка времени τ m .