Здавалка
Главная | Обратная связь

Типы образующихся стружек



И. А. Тиме впервые дал следующую классификацию стружек: сливная, скалывания, или суставчатая, элементная и надлома (рис. 1.4).

 
 

Рис. 1.4. Типы стружек а) сливная, б) скалывания в) элементная, г) надлома.

Стружка скалывания состоит из отдельных элементов. Поверхность стружки, скользящая по передней поверхности резца, гладкая. Образуется стружка ска­лывания в результате обработки сталей и других пластичных мате­риалов при большой толщине срезаемого слоя, относительно низ­кой скорости резания и небольшом переднем угле.

При уменьшении толщины среза, повышении скорости резания и увеличении перед­него угла отдельные элементы стружки станут менее отчетливыми и будут сходить без зазубрин внешней стороны (сливная стружка).

Если увеличить толщину среза, уменьшить скорость резания и передний угол γ, отдельные элементы стружки станут менее связанными, т. е. образуется элементная стружка. Эти три вида стружки получаются при обработке пластичных металлов.

При больших толщинах среза и больших значениях угла γ в случае обработки хрупких материалов происходит вырывание или откалывание крупных частиц металла неправильной формы (стружка надлома). Такая стружка получается при обработке чугуна. Чугун плохо сопротивляется растяжению. При больших значениях угла γ в срезаемом слое появляются значительные напряжения отрыва, под действием которых происходит выламывание кусков металла. Если увеличить скорость резания, то при обработке чугуна получится элементная стружка.

При резании с высокими скоростями и чугун дает сливную стружку, которая легко разделяется на элементы по сравнению со сливной стальной стружкой, отличающейся монолитностью и сравнительно высокой прочностью.

Таким образом, на образование стружки влияют скорость резания, толщина среза, величина переднего угла, свойства обрабатываемого материала и другие факторы. Наибольший интерес пред­ставляет стружка сливная, образующаяся при обработке стали с высокими скоростями резания.

Усадка стружки

 
 

Один из признаков стружки скалывания — усадка в резуль­тате пластической деформации. Усадкой Kc называется отношение толщины стружки а1 (рис. 1.5) к толщине среза а (поперечная усадка) или отношение длины пути l1, пройденного резцом, к длине снятой стружки lc (продольная усадка).

Рис.1.5. Расчет коэффициента усадки стружки

Величина Kc является одной из основных характеристик процесса резания. Ее вели­чина — различная для разных металлов в зависимости от скорости резания. При обработке хрупких металлов, когда образуется стружка надлома, усадка ее весьма мала или отсутствует. Здесь сказывается слабое сопротивление отрыву сравнительно с сопротивлением сдвигу. Очень малая усадка и даже так называемая «отрицательная» усадка может быть и при обработке некоторых весьма проч­ных материалов, например жаростойкого и титанового сплавов. Это получается вследствие малой пластичности их и резко выра­женного элементного характера стружки. На величину 'усадки влияют и другие параметры: передний угол γ, толщина среза а, скорость резания V и пр.

Усадка стружки уменьшается с увеличением углов γ и φ. Она характеризует степень пластической деформации срезаемого слоя металла. При этом считают, что имеет место плоская пластическая деформация и потому принимают, что срезае­мый слой в такой же мере утолщается, в какой он укорачивается. В действительности это не всегда бывает так. Наряду с деформа­цией сдвига происходит гидростатическое сжатие металла в зоне резания и тогда с утолщением одновременно стружка уширяется и укорачивается при постоянном объеме снятого металла.

В практических расчетах уширением стружки пренебрегают, так как оно заметно лишь при срезании достаточно толстых стру­жек при малом отношении — и особенно при свободном резании.

Чем различается свободное и несвободное резание? В первом случае работает один участок режущей кромки, сдвиг элемента стружки происходит вдоль одной плоскости, при этом стружка свободно утолщается и расширяется, и одновременно происходит значительное укороче­ние ее. При несвободном резании работают две режущие кромки — главная и вспомогательная ; сдвиг осуществляется вдоль поверхности. У вершины резца происходит сложная объемная деформация в результате наложения сопротивлений двух поверхностей сдвига у главной и вспомогательной кромок. Стружка расширяется лишь в одну сторону и к тому же отклоняется вбок под влиянием сил, действующих на вспомогательной кромке. Металл у вершины упрочняется и в меру уменьшения пластич­ности, углы сдвига вдоль ширины стружки увеличиваются к вер­шине. В результате усадка стружки при несвободном резании уменьшается сравнительно со свободным резанием; соответственно уменьшаются силы резания. Однако при обработке менее пластичного металла может получиться и обратный результат, как это показывают исследования ряда экспериментаторов. Противоречия вызваны тем, что при обработке различных металлов в зависимости от режимов резания в разной степени проявляются упруго- и вязкопластические деформации и особенно явления разрушения, играющие значительную роль в процессе резания.

Пластическая деформация при резании металлов внешне проявляется в том, что толщина стружки а1 становится больше тол­щины среза а.. Но так как при этом происходит измене­ние формы, а объем остается прежним, оказывается, что длина стружки обычно становится короче пути, пройденного резцом. Явление укорочения стружки по длине и уширения по толщине на­зывают усадкой стружки. Ее величина характеризуется коэффици­ентом усадки

a1/а =L/L1 = Кстр>1 (1.1)

Коэффициент усадки является косвенным показателем интен­сивности пластической деформации при резании металлов.

Таким образом, когда относительный сдвиг имеет минимальное значение, т. е. стружка получает наименьшую пластическую дефор­мацию, коэффициент усадки стружки Кс = 1, т. е. усадки не наблю­дается. Коэффициент усадки стружки косвенно выражает пласти­ческую деформацию, а количественную характеристику дает коэффициент относительного сдвига.

Рассмотрим факторы, влияющие на усадку стружки:

1) изменение переднего угла γ. При увеличении угла γ коэффициент усадки стружки уменьшается. Это подтверждается рядом исследований, которые показывают, что при увеличении переднего угла уменьшается трение стружки о переднюю поверхность инструмента, что в свою очередь приво­дит к увеличению угла скалывания . Известно, что чем больше угол, тем меньше коэффициент усадки стружки;

2) по этой же причине применение смазочно-охлаждающей жидкости также приводит к уменьшению усадки стружки;

3) изменение толщины среза. Чем больше толщина срезаемого слоя металла, тем меньше коэффициент усадки стружки, что также связано с изменением угла

4) изменение скорости резания. С увеличением скорости резания происходит немонотонное изменение усадки стружки. Характер изменения величины Кс при различных значениях скорости резания объясняется изменением размеров нароста.

5) Нарост. Минимальный коэффи­циент усадки стружки соответствует наибольшему размеру наро­ста. Характерные точки, соответствующие максимальному значе­нию коэффициента усадки на кривых Кс = f(а), или точки перегиба, тем больше сдвигаются в область низких скоростей резания, чем пластичнее обрабатываемый материал и меньше передний угол и толщина среза.

Такой вид кривых объясняется тем, что при малых скоростях резания нарост не образуется и передний угол мал, т. е. коэффи­циент усадки стружки Кс велик.

С достижением скорости резания примерно 50 м/мин, в преде­лах которой нарост имеет максимальную величину, увеличивается действительный передний угол γд и, следовательно, снижается Кс. При скоростях резания 80...100 м/мин нарост отсутствует, поэтому Кс становится максимальным. При дальнейшем увеличении V (более 80... 100 м/мин) в прирезцовой зоне под действием высокой температуры граничный слой металла сильно размягчается и выполняет роль «твердой смазки». В этих условиях коэффициент трения на передней поверхности инструмента сильно снижается, что сопро­вождается уменьшением коэффициента усадки стружки.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.