ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

72-01

Результат выполнения технологической разработки.

Предназначен для механической обработки материалов, для оптимизации режимов резания, контроля и управления процессом стружкообразования при резании металлов.

В соответствии с предлагаемым способом измеряется мощность резания (либо главная составляющая силы и скорость резания) и средняя температура в зоне резания, затем определяется мощность деформации и температура в условной плоскости сдвига (зоне первичной деформации материала). По полученным данным рассчитывается термодинамический критерий, характеризующий собой отношение суммарной мощности резания к > средней температуре резания и аналогичный критерий для условной плоскости сдвига частное отношение мощности сдвига к температуре в зоне сдвига. Находят отношение термодинамического критерия, вычисленного по суммарной мощности резания к термодинамическому критерию, вычисленному по мощности сдвига, полученное значение (коэффициент) сравнивают с заданной его величиной. В случае отклонения корректируется режим обработки путем поочередного либо одновременного изменения скорости резания и величины подачи.

Приведенный термодинамический критерий отношение мощности, затрачиваемой на резание (скорость диссипации механической энергии) к средней абсолютной температуре резания есть:

s=w/t=p2v/t, Вт/К, где w мощность, затрачиваемая на резание, Вт;

Рz главная составляющая силы резания, Н;

v скорость резания, м/с;

Т средняя абсолютная температура резания, К.

По физическому смыслу приведенный критерий представляет скорость образования энтропии.

Известно, что термодинамический критерий (s) определяет длительную прочность материалов, учитывает кинетику образования поврежденностей и релаксационные явления в твердых телах при их деформации и разрушении (например, при стружкообразовании), В каждый момент времени в процессе стружкообразования затрачивается механическая энергия, которая поглощается, превращается в теплоту и необратимо рассеивается в технологической системе (в стружку, заготовку, инструмент, окружающую среду). Интенсивность этих явлений, во-первых, зависит от режима резания (совокупности скорости, подачи и глубины резания) и, во-вторых, тесно связана с основными характеристиками процесса резания коэффициентом укорочения стружки (усадкой), величиной относительного сдвига, средней температурой контакта, средними, нормальными и касательными напряжениями. Эти же характеристики определяют процессы трения, изнашивания и разрушения ре-жущих лезвий.

Таким образом, предложенный критерий (s) учитывает совокупность сложных явлений процесса резания и трения и является информативной характеристикой этого процесса.

Аналогичный критерий (sф), отражающий деформационные процессы только лишь в зоне сдвига, имеет вид

sф=pфvф/tф bт/k,

где Рф сила, затрачиваемая на деформацию сдвига материала в условной плоскости сдвига, Н; vф скорость сдвига материала, м/с; Тф температура в условной плоскости сдвига, К.

Это критерий (sф) связан с затратами энергии, расходуемой на деформацию сдвига и разрушения обрабатываемого материала. Величина его, в основном, определяется физико-механическими свойствами обрабатываемого материала.

Исследованиями установлено, что в системе стружкообразования устанавливается определенное соотношение между скоростью диссипации энергии, выделяющейся и рассеивающейся в системе в целом и скоростью диссипации энергии, необходимой лишь для совершения полезной работы (в нашем случае - работы стружкообразования). Причем это соотношение не зависит от физико- механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Для определенных режимов резания, которые принято считать оптимальными. отношение указанных критериев является постоянным, т. е. n=const.

Обеспечивается оптимальный режим резания, расширились возможности контроля режимов в процессе механической обработки.

Проверено на опытном производстве отделения № 2 Московского государственного инженерно-физического института технического университета.