Моделювання 3D температурного поля ріжучої пластини при знятті великих перерізів зрізу

Abstract

Выполнен анализ структурных моделей технологической системы тяжелых карусельных станков. На основе выполненного анализа предложена структурная модель технологической системы, особенностью которой является наличие наряду с процессом резания также эквивалентной упругой системы станка, блока сборного инструмента. Проведено моделирование динамики теплового поля в резцы, который представлен двумя объемами: V1 (державка) и V2 (режущая пластина с износостойким покрытием) в условиях конвективного теплообмена с нагретой стружкой и окружающей средой. Исследовалось температурное поле плоской пластины в трех вариантах. Во-первых, установлено температурное поле пластины режущего инструмента, изготовленной из сплава марки Т15К6. Второй этап исследования состоял из получения температурного поля пластины с сплава марки Т15К6 с износостойким покрытием из TiN. Кроме уменьшения тепловой нагрузки, покрытие режущих инструментов нитридом титана значительно снижает абразивный износ инструмента. Химическая инертность этого неметаллического покрытия снижает вероятность возникновения микроадгезии между металлической деталью и резцом, что снижает, в том числе, и адгезионный износ инструмента. Третий этап исследования состоял из получения температурного поля пластины с двухслойным покрытием. Двухслойное покрытие по своим термофизическим показателям обеспечивает значительное снижение температурного потока в материале резца, тем самым уменьшается кая тепловая нагрузка на режущий инструмент, приводит к увеличению срока его использования. Виконано аналіз структурних моделей технологічної системи важких карусельних верстатів. На основі виконаного аналізу запропонована структурна модель технологічної системи, особливістю якої є наявність поряд з процесом різання також еквівалентної пружної системи верстата, блоку збірного інструменту. Проведене моделювання динаміки теплового поля в різці, який представлений двома об'ємами: V1 (державка) и V2 (ріжуча пластина із зносостійким покриттям) в умовах конвективного теплообміну з нагрітою стружкою і навколишнім середовищем. Досліджувалось температурне поле плоскої пластини в трьох варіантах. По-перше, встановлено температурне поле пластини ріжучого інструменту, виготовленої з сплаву марки Т15К6. Другий етап дослідження складався з отримання температурного поля пластини з сплаву марки Т15К6 із зносостійким покриттям з TiN. Крім зменшення теплового навантаження, покриття ріжучих інструментів нітрідом тітану значно знижує абразивний знос інструменту. Хімічна інертність цього неметалевого покриття знижує ймовірність виникнення мікроадгезії між металевою деталлю і резцом, що знижує, в тому числі, і адгезійний знос інструменту. Третій етап дослідження складався з отримання температурного поля пластини з двошаровим покриттям. Двошарове покриття за своїми термофізичними показниками забезпечує значне зниження температурного потоку в матеріалі різця, тим самим зменшуючи теплове навантаження на ріжучий інструмент, що приводе до збільшення терміну його використання.