Лекция 6. Контактная температура, скорость резания и износ резцов

Зависимость контактной твердости сплава от контактной температуры должна быть подобна зависимости твердости сплава от температуры.

Заметим, что полного тождества этих зависимостей не может быть, так как первая из них характеризуется влиянием не только температуры, но и окисления и износа.

Установлено, что зависимость твердости сплава от температуры имеет вид:

(6.1)

где HV и HV_o — твердости сплавов при температурах соответственно Т и 0°С; At - температурный коэффициент.

В полулогарифмических координатах для разных сплавов эта зависимость характеризуется прямыми линиями, которые имеют перегиб при температурах 620 - 750 °С.

На докритических скоростях агрегатная твердость сплава значительно выше твердости зерен породы (кварца). С увеличением скорости повышаются контактные температуры; на околокритических скоростях возникает новообразование. Материал искр представляет собой обломки раскаленных кварцевых зерен с температурой 500 - 700 °С. На критической и выше критической скоростях температура искр достигает 700 - 1400 °C, увеличивается искровой поток. Однако интенсивность изнашивания резко возрастает только тогда, когда средняя температура на площадке износа превышает критическое значение, которое для вольфрамокобальтовых сплавов составляет 500 - 700 °С. При этом площадка износа покрывается четко различимыми царапинами и следами оплавления. В материале искр появляются частички карбида вольфрама. Кобальтовая фаза начинает сгорать и «намазывается» на породу, оставляя темные пятна на следе резца; происходит пластическое деформирование твердого сплава.

Установлены простые методы определения критических скоростей резания:

1) нахождением зависимости T=f(v_p) измерением температур на площадке износа. При этом линейный износ по задней грани должен быть не менее 3 мм;

2) измерением искрового потока (фототока), по величине которого определяют температуру;

3) по появлению видимых простым глазом отдельных искр при средней освещенности;

4) по появлению на площадке износа царапин и следов оплавления, а также цветов побежалости на пластинке твердого сплава.

Первые два метода позволяют с высокой точностью определять критические скорости, но требуют специальных стенда и аппаратуры. Последние два метода можно применять для приблизительного определения критических скоростей в лабораторных и производственных условиях.

Лекция 7. Динамика процессов при вращательном бурении шпуров

Как известно, математические модели динамики машин базируются на преобразованиях уравнения Лагранжа. Применительно к бурильной установке БУЭ-1М принятые эквивалентные схемы систем подачи и вращателя согласно ранее выполненным исследованиям можно представить двухмассовыми системами. Подставив выражения в систему уравнений и произведя дифференцирование, получим систему уравнений, описывающих движение инструмента и вращателя бурильной установки.

Влияние частоты вращения инструмента на процесс бурения

Экспериментальные исследования были выполнены при бурении мрамора, песчаника, мелкозернистого песчаника, известняка с принудительной и свободной подачами практически острыми и затупленными резцами РП-42, БИ-741А, РУ-13М и РПД-42 на токарном и сверлильном стендах, колонковом сверле ЭБГП-1, которые показали, что при любых условиях при изменениях частоты вращения от 22 до 900 об/мин наблюдался значительный рост усилия подачи при принудительной подаче или значительное снижение подачи на оборот при свободной подаче. Интенсивность изменения крутящего момента от частоты была невысокой, а в ряде случаев отсутствовала. Первая группа опытов — нормальное бурение шпура в один проход резцом БИ-741А. Вторая группа опытов была проведена при исключении процесса разрушения центральной часто шпура у рассечки резца, для этого предварительно бурили отверстие диаметром 20 мм, а затем производили его разбуривание резцом БИ-741А. Третьей группой опытов преследовалась цель по возможности исключить влияние поперечных колебаний резца на процесс бурения при разбуривании отверстия 20 мм резцом диаметром 42 мм, для этого резец снабжался центрирующим опережающим стержнем цилиндрической формы диаметром 20 мм и длиной 30 мм.

Лекция 8. Эксплуатация горных инструментов