Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 52 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Нормальные давления q п , действующие на передней площадке режущей части инструмен- та, рассчитываются методом конечных элемен- тов с учетом термических напряжений, возни- кающих вследствие нагрева до температуры Θ п слоев материала инструмента, прилегающих к этой поверхности [7]. Величина p 2 j , в свою очередь, определяется выражениями [7] s s j j − = + σ Θ σ α τ Θ 2 2 1 2 м п и п (1 ( ) ( ( ), )) j j ij m j p , s j j σ α τ Θ ≅ ≅ σ α τ Θ … и п и п ( ( ), ) (0,7 0,8) ( ( ), ). ij m j ij m j (5) Здесь σ sм j (Θ п j ) – напряжения текучести ма- териала обрабатываемой заготовки вблизи пло- щадки l j при температуре Θ п j ; σ sи j (α ij (τ m , Θ п j )), σ и j (α ij (τ m , Θ п j )) – напряжение текучести и предел прочности при изгибе материала инструмента при температуре Θ п j и концентрации его компо- нентов α ij в течение отрезка времени τ m . Массу i- го компонента материала режущей части инструмента, которая продиффундирует с площади s j = bl j за отрезок времени τ m предлага- ется оценивать зависимостью [6] Θ τ = τ π ξ 0 п ( ) 2 ( ) Ij i j j ij m m c D l v M p b , sin cos = ϕ λ t b . (6) Здесь п ( ) i j D Θ – коэффициент диффузии i- го компонента материала инструмента в стружку при температуре Θ п j , с 0 – предел насыщения стружки продиффундировавшими компонента- ми материала инструмента; b – ширина срезае- мого слоя; λ – угол наклона главной режущей кромки инструмента. В качестве допущения, так же как и в рабо- те [6], примем, что диффузия i- го компонента происходит из объема материала инструмента, по форме близкого к параллелепипеду, с осно- ванием s j и высотой h ij , характеризующей тол- щину слоя материала инструмента (глубину диффузии), из которого продиффундировал в стружку этот компонент, определяемой выра- жением ( ) 100 ( ) ij m ij i j ij m M h s τ = ρ α τ , (7) где ρ i – плотность i -го компонента. У достаточно большого количества совре- менных многокомпонентных инструментальных материалов определенная совокупность компо- нентов выполняет роль удерживающей связки. Разрушение или существенное снижение ее свойств, включая механические характеристики, независимо от его источника приводит к «выно- су/удалению» из инструментального материала его остальных компонентов. Поэтому необходи- мо сопоставить максимальное значение толщи- ны слоя материала инструмента, из которого произошла диффузия в стружку его компонен- тов, max 1 max( ) I j ij i h h = = с величиной зерна Δ, что позволит сделать заключение о степени разру- шения связки инструментального материала вследствие диффузионного изнашивания и в ко- нечном итоге о величине диффузионного износа в целом. В общем случае возможны следующие соотношения между h max j и Δ. 1. h max j > Δ. В этом случае предлагается счи- тать, что все компоненты материала инструмен- та удаляются из слоя толщиной Δ: h диф j = Δ. 2. h max j > (0,6 … 0,7)Δ. В этом случае так- же предлагается считать, что все компонен- ты материала инструмента удаляются из слоя толщиной Δ – часть из-за диффузии в стружку, а часть вследствие существенного снижения свойств связки удерживать компоненты мате- риала: h диф j = Δ. 3. h max j < 0,6Δ. В этом случае предлагается считать, что глубина диффузионного износа будет определяться следующим образом: = = диф 1 min( ). I j ij i h h На основании значения h диф j находим объем материала инструмента dQ д j (τ m ), который уда- ляется вследствие диффузии его компонентов с площадки s j за отрезок времени τ m : τ = д диф ( ) I j j m j j dQ h s p . (8)