Рассмотрена теоретическая модель расчета температуры на рабочих поверхностях инструмента с фасонным профилем режущего лезвия. Получены аналитические зависимости для оценки температурного состояния передней поверхности резца (зуба фрезы) с эллиптическим профилем в нормальных сечениях. Теоретические расчетные зависимости учитывают влияние на температуру теплофизических констант материала инструмента и детали, условия теплообмена, а также характеристики деформаций срезаемого слоя, элементы режимов резания и геометрию инструмента (при точении и фрезеровании). Полученные численные результаты температур для инструмента из твердого сплава марки Т15К6 и быстрорежущей стали марки Р6М5 соответствуют экспериментальным данным и могут быть использованы для прогнозирования интенсивности износа и эксплуатационной стойкости фасонного инструмента, в т. ч. резцов, дисковых и червячных фрез.
температура резания, тепловой поток, коэффициент укорочения (усадки) стружки, угол сдвига.
Введение. В современных условиях механическая обработка материалов выполняется на высокопроизводительном оборудовании, и эффективность процесса определяется стойкостью инструмента. Этот показатель связан с температурным режимом зоны резания и уровнем средней температуры на контакте. Последняя зависит от режимов резания, физико-механических свойств инструмента и заготовки, а также от геометрии инструмента. Поэтому оценка температурного состояния зоны резания актуальна и не раз находила своё отражение в работах [1–3]. Задача решалась в одномерной постановке на примере токарного резца с прямолинейным лезвием, но для инструмента с криволинейным лезвием. Данные по определению температур по рабочим поверхностям отсутствуют.
При образовании сложных фасонных поверхностей, в т. ч. при зубофрезеровании (как по методу копирования, так и по методу обкатки) инструмент или повторяет профиль впадины зуба, или спрофилирован так, чтобы при обкатке получался требуемый профиль зуба зубчатого колеса. Наиболее часто встречающиеся профили зубчатых колёс — эвольвентный, радиусный (зацепление Новикова), циклоидальный, эллиптический и др. Суть эллиптического зацепления состоит в том, что в торцевом сечении косозубого колеса профиль зуба описывается уравнением окружности, а в сечении, нормальном зубу, получается эллипс, большая полуось которого равна радиусу окружности в торцевом сечении [4]. Параметры профилей таких зубьев и необходимые данные по профилированию обкатного инструмента были получены ранее [5–7].
1. Рыжкин, А. А. Обработка материалов резанием: физические основы / А. А. Рыжкин. — Ростов-на-Дону : Изд. центр Дон. гос. техн. ун-та, 1995. — 242 с.
2. Висторопская, Ф. А. К вопросу о коэффициенте распределения теплового потока в зоне деформации при резании / Ф. А. Висторопская, А. А. Рыжкин, С. А. Моисеенко // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. — 2012. — № 6 (67). — С. 41–46.
3. Расчёт температуры задней поверхности режущего инструмента / А. А. Рыжкин [и др.] // Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике : сб. тр. XI Междунар. науч.-практ. конф. — Южнорос. гос. техн. ун-т. — Новочеркасск, 2012. — С. 4–21.
4. Зубчатая передача : патент 2057267 Рос. Федерация : F16H1/24 / Г. П. Гребенюк. — За-явл. 07.04.93 ; опубл. 27.03.96, Бюл. № 9. — 5 с.
5. Определение координат боковых сторон зубьев колёс с эллиптическим профилем / А. А. Рыжкин [и др.] // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. — 2009. — Т. 9, № 2 (41). — С. 284–295.
6. Рыжкин, А. А. К вопросу аналитической оценки профиля эллиптического зуба колеса / А. А. Рыжкин, Д. В. Моисеев // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. — 2009. — Т. 9, № 4 (43). — С. 698–710.
7. Определение профиля червячной фрезы для изготовления зубчатых колёс эллиптического профиля / А. А. Рыжкин [и др.] // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. — 2010. — Т. 10, № 5 (48). — C. 731–743.
8. Ящерицын, П. И. Теория резания / П. И. Ящерицын, Е. Э. Фельдштейн, М. А. Корниевич. — Минск : Новое знание, 2006. — 512 с.
