1. Тепловые явления при резании металлов 7
1.2 Влияние условий обработки на температуру резания 8
1.3 Пути снижения температуры в зоне резания 9
1.4 Стойкость инструмента 10
1.5 Влияние температуры резания на стойкость инструмента 11
2. Проведение эксперимента 15
2.1 Методика проведения эксперимента 15
2.2 Планирование эксперимента 17
2.3 Проведение эксперимента 19
2.3.1 Расчет потоков SOLIDWORKS Flow Simulation 22
2.3.2 Температурный анализ SOLIDWORKS Simulation 27
3. Результаты эксперимента 31
3.1 Резцы прототипы 31
3.2 Анализ результатов исследования 33
4. Уточнение конструкции (I этап) 36
4.1 Уточнение конусности трубки 36
4.2 Размещение шлицов-выступов на конце трубки 38
4.3 Жесткость усовершенствованно конструкции 41
4.3.1 Расчет свободной трубки 41
4.3.2 Расчет трубки со шлицами 45
4.3.3 Сравнение характеристик конструкций трубок 48
5. Уточнение конструкции (II этап) 53
5.1 Сопло Лаваля 53
5.2 Геометрические параметры сопла 59
5.3 Исследования резца с соплом Лаваля 62
Заключение 68
Библиографический список 70

Купить

Аннотация
В данной магистерской диссертации представлены разработки и результаты исследования влияния конструктивных решений на теплоотвод при точении резцом с внутренним воздушным охлаждением. Разработана конструкция резца с увеличенным теплоотводом. Она позволяет существенно расширить область использования резцов с внутренним воздушным охлаждением вместо традиционных резцов с охлаждением СОЖ.
Результаты диссертационной работы опубликованы в V номере инженерного журнала «Справочник». Также по результатам проведенного исследования был получен патент на полезную модель №209971 «Металлообрабатывающий инструмент с внутренним охлаждением».
Магистерская диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения. Объем диссертационной работы - 72 страниц, в том числе 33 рисунка, 6 таблиц. Библиографический список содержит 25 источников.
Одной из основных проблем механической обработки металлов является значительное повышение температуры в зоне резания. Большая ее часть переходит в стружку, однако даже небольшая ее доля (от 5 до 20%), которая передается инструменту, может вызвать значительный нагрев контактных поверхностей и режущей кромки последнего до 1000°С и выше [1]. Высокая температура негативно влияет на износостойкость инструмента и связанные с ней точность и качество обработки детали.
Большинство существующих способов снижения температуры в зоне резания основывается на использовании смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Современные СОЖ при испарении, а также в результате непосредственного контакта с кожей рабочего или контакта через спецодежду могут оказывать на него токсическое воздействие [2].
В настоящее время для повышения экологической безопасности металлообработки разрабатывают новые марки СОЖ, в которых токсичные компоненты заменяются на менее вредные. Однако и новые экологичные марки не лишены отрицательных медико-биологических свойств. В связи с этим в последние годы в качестве средства охлаждения инструмента все чаще начинают использовать сжатый воздух [3].
Как правило, струю воздуха направляют непосредственно на переднюю или заднюю поверхность инструмента, как можно ближе к режущему лезвию. Эффект охлаждения при этом достигается, но повышается опасность поражения рабочего и засорения механизмов металлорежущего станка разлетающейся стружкой, и далеко не всегда различные конструктивные решения позволяют предотвратить ее разлетание [4]. В этой связи перспективным способом является охлаждение инструмента воздухом изнутри [5].
Одним из рациональных вариантов токарных резцов с внутренним воздушным охлаждением является резец, разработанный на кафедре «Технология машиностроения, станки и инструменты» Уральского федерального университета [6]. Он состоит из полой державки с механическим креплением к ней режущей пластины, под которой расположена теплопроводная медная вставка. На заднем торце державки закреплен штуцер для подвода сжатого воздуха, к которому прикрепляется медная трубка, проходящая с зазором вдоль полости державки. На поверхность полости нанесено медное покрытие, соединенное со вставкой. Воздух подается в центральное отверстие штуцера, а выходит в атмосферу через расположенные по периметру штуцера отверстия.
Для определения эффективности разработанного резца было проведено специальное исследование. Определено, что при установившейся тепловой нагрузке 17 Ватт, приложенной к вершине резца с охлаждением сжатым воздухом давлением 0,6 МПа, максимальная температура через 900 сек. оказалась на 314 градусов меньше, чем при таких же начальных условиях в резце базовой конструкции (без охлаждения).
Таким образом, эффективность нового резца в целом была подтверждена. Вместе с тем оставалось неясным следующее:
• каковы должны быть размеры полости державки;
• какова должна быть толщина её медного покрытия;
• какова наиболее рациональная конструкция трубки,
смонтированной в полости державки.
Представленная работа посвящена исследованию влияния перечисленных параметров на теплоотвод при работе резцом описанной конструкции и определению их оптимальных значений с целью достижения максимального теплоотвода.

Купить