4.3. Экспериментальные исследования влияния состава СОЖ на шероховатость и микротвердость прирезцовой поверхности стружки

Для подтверждения ряда положений, высказанных в главе 2, предлагающих рассматривать стружку и инструмент как трибологическую пару, нами был проведен ряд экспериментальных исследований по установлению влияния режимов резания на высоту микронеровностей прирезцовой стороны стружки ^z^ — /Фрез'З**) и ее микротвердости

HV = f(Vpe3,S,t).

Эксперименты проводились на токарном станке модели 16К20 при наружном точении стали 45 с диаметром заготовки 50мм. Было проведено три варианта опытов: «всухую» (без СОЖ), при охлаждении водной полу- синтстическая СОЖ ЭРА индустриальным маслом, с использованием масляной СОЖ РЦ-2. Результаты экспериментов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Влияние режимов резания и СОЖ на процесс стружкообразования № п/п ч

СОЖ Режимы резания Глубина

резания t, мм Скорость реза-ния Vpe3,

м/мин Подача S,

мм/об 1 В сухую 1,5-2,5 25 0,72 10 0,36 3,5 0,20 2 Водная полу- сшгтетическая СОЖ ЭРА 1,5-2,5 25 0,72 10 0,36 3,5 0,20 3 Масляная СОЖ РЦ-2 1,5-2,5 25 0,72 10 0,36 3,5 0,20 Элемента стружек, рассортированные в соответствии с условиями резания, были помещены в специальные ложементы из эпоксидной смолы с таким расчетом, чтобы их исследуемые поверхности были бы расположены на наружной стороне. Нижняя сторона ложемента являлась базой для измерения.

Влияние СОЖ на состояние поверхностного слоя после обработки металлов резанием оценивалось по следующим параметрам:

шероховатость обработанной поверхности;

деформационное упрочнение (глубина и степень наклепа).

Шероховатость обработанной поверхности измерялась на профи-

ломстрс-профилографе «Калибр 201». Деформационное упрочнение оценивалось путем измерения микротвердости на приборе ПМТ-3.

Степень наклепа оценивалась по формуле:

1IV0 v '

где: HV, HV0 - микротвердость соответственно основного материала и наклепанного слоя.

4.3.1. Влияние режимов резания на шероховатость прирезцовой поверхности стружки

Из исследованных параметров режимов резания наибольшее влияние на шероховатость обработанной поверхности и прирезцовой поверхности стружки, оказала скорость резания Vpc.

На рисунке 4.3. приведены зависимости по изменению шерохова- V

Рис. 4.3. Результаты экспериментального исследования зависимости шероховатости стружки от скорости резания

тости стружки ШР от ^ . мкм

/5-

to 5

Анализ графиков показывает, что максимальная шероховатость поверхности наблюдалась прн скорости резания 5 м/мин. Дальнейшее увеличение скорости резания до 25 м/мин способствовало снижению высоты микронеровностей Rzop-

Высота микронеровностей на прирезцовой поверхности постепенно приближалась к высоте микронеровностей передней поверхности резца (Rzcrp = 4-S-5 мкм).

Приведенные графики показывают, что высота микронеровностей на прирезцовой стороне стружки и на обработанной поверхности зависит от СОЖ. Используемая СОЖ не изменяет вид функции RZcip (Vpc), а влияет лишь на абсолютную величину Rzcrp-

На рисунке 4.4., а приведены экспериментальные зависимости Rzcrp от подачи S при резании без СОЖ. Как и следовало ожидать, величина микронеровностей растет с увеличением S, но не прямо пропорционально. При увеличении подачи в пять раз значение RZcTp возросло в 2

... 3 раза. С возрастанием скорости VpЂ3 характер кривых *стр не

меняется, однако имеет место снижение абсолютных

значении К^стр о увеличением Урез.

При резании с СОЖ принципиальный характер графиков не изменился, однако отмечалась тенденция к снижению Rzcrp на 15+25%.

Несмотря на то, что глубина резания t в технологическом процессе является не менее важным параметром, ее влияние на R^ практически минимально (рис. 4.4., б). 5 / 9 <20 л

в 0. 2. С, 6 с,8 S; мм/cf

Z,

МКМ />

/О

а) в сухую

СОЖ ЭРА 2- СОЖРЦ2

7- 6- 5- 4-

/

X

3

X L

V=15 м/мт 1,5 2,0

б)

2'5 3'° t, ММ Рис.

Наибольшие значения Rz п получены при резании без СОЖ. От-

*стр

мечена небольшая тенденция к увеличению Я* при возрастании t.

Эксперименты показали, что можно рассматривать несколько критических температур на поверхности контакта инструмент-заготовка. Одна критическая температура соответствует началу температурных структур- но-фазовых превращений в материале заготовки [79] и приводит к образованию задира на прирезцовой стороне стружки. Другая критическая температура связана с температурной стойкостью адсорбированных на поверхностях контакта заготовка-деталь пленки компонентов, входящих в состав СОЖ. Еще одна критическая температура связана с интенсификацией диффузионных процессов в зоне резания, что способствует высокотемпературной ползучести прирезцовых слоев на опорной поверхности стружки и минимальному износу режущего инструмента.

Все три критические температуры связаны с физико- механическими характеристиками и химическим составом инструментального и обрабатываемого материала, используемой СОЖ. Температура в зоне контакта инструмент-заготовка в значительной степени определяет выходные характеристики процесса резания металлов: шероховатость обработанной поверхности, остаточные напряжения, износ инструмента.