Усадка стружки

В начальный момент, когда режущий инструмент соприкасается с металлом заготовки, в котором возникают упругие деформации. При дальнейшем внедрении металлорежущего инструмента в металл заготовки возникают пластические деформации.

Процесс стружкообразования при резании металлов

Обработка материалов резанием - это технологический процесс изготовления деталей путем отделения поверхностных слоев заготовки металлорежущим инструментом с образованием стружки.

Резание осуществляется путем внедрения в обрабатываемую заготовку клинообразного твердого тела - режущей части инструмента, движение которого осуществляется под действием сил привода металлорежущего станка.

Резание металлов является сложным физико-химическим процессом, при котором возникают упругие и пластические деформации. Этот процесс сопровождается:

· трением;

· тепловыделением;

· стружкообразованием;

· усадкой стружки;

· наростообразованием;

· наклепом обработанной поверхности;

Схема формирования поверхности детали путем снятия стружки приведена на рис.1

Рис.1. Схема формирования поверхности детали путем снятия стружки

металла

Таким образом, режущий клин металлорежущего инструмента непрерывно внедряется в обрабатываемую заготовку под действием силы Р деформирует ее упруго s < s_пр , затем пластически s > s_т.При этом под действием внешних сил привода металлорежущего станка - Р, в металле возникают напряжения s. При достижении растягивающих напряжений sр > s_в в металле возникают микротрещины и при дальнейшем движении режущего клина происходит сдвиг всего пластически деформированного (объема) слоя металла в виде окончательного сформированного элемента стружки. Далее процесс деформирования повторяется, образуются новые элементы стружки 1,2,3 и т.д.. Объем металла подвергающийся пластическому деформированию, ограничен с одной стороны поверхностью лезвия, с другой стороны – плоскостью В_В, по которой периодически сдвигаются или скалываются сформированные элементы стружки. Тиме И.А. назвал эту плоскость плоскостью скалывания.

Плоскость В_В называется плоскостью сдвига (скалывания); весь пластически деформированный объем металла под действием сил сдвигается инструментом (клином) в виде окончательно сформированного элемента стружки.

Угол b₁, определяющий положение плоскости сдвига относительно направления движения инструмента, называют углом сдвига (углом скалывания).

Наибольшая деформация зерен металла возникает не в направлении плоскости В_В, а в другом направлении, определяемым углом b₂. Срезаемый слой подвергается дополнительному деформированию вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Окончательная структура формируется в виде вытянутых зерен. Упорядоченную ориентацию деформированных зерен называют текстурой, а угол - b₂ углом текстуры. Угол b₂ зависит от свойств обрабатываемого материала и геометрических параметров инструмента; для хрупких материалов b₂ ~0°, b₂ ~30° для пластичных материалов. Характер деформирования зависит от физико-механических обрабатываемого материала, режимов резания и геометрических параметров инструмента.

Классификация типов стружек

По действующей и поныне классификации профессора И. А.Тиме при обработке различных материалов образуются следующие виды стружек (Рис.2.):

· сливная (а);

· суставная стружка (в);

· стружка скалывания (б);

· стружка надлома (г).

При обработке пластичных металлов образуется сливная стружка с большими скоростями резания, с малой толщиной срезаемого слоя и большими передними углами инструмента.

При обработке пластичных металлов образуется сливная стружка с большими скоростями резания, с малой толщиной срезаемого слоя и большими передними углами инструмента.

Стружка скалывания образуется при обработке материалов средней твердости, при малых скоростях резания, с большей толщиной срезаемого слоя и небольшими передними углами. Стружка надлома образуется при обработке хрупких материалов. Изменяя условия и режим резания, можно получить различные виды стружек.

Рис.2.Виды стружек: а – сливная; б- скалывания; в- суставная; г -надлома

Образующаяся при обработке большинства сталей образуется сливная стружка, сходит в виде длинных полос или спирали. Она наматывается на

механизмы станка, на инструмент и на обрабатываемую заготовку. Это затрудняет эксплуатацию станка. Оптимальная длина стружки в массовом производстве деталей - 30 -80 мм, диаметром до 15 мм.

В результате наблюдений за процессом стружкообразования установлено, что образующиеся при резании стружки сливные, суставные и скалывания всегда короче и толще, а изредка и шире срезаемого слоя. Это явление называется усадкой стружки. Величину усадки принято характеризовать коэффициентами усадки, под которыми подразумеваются отношения соответствующих линейных размеров стружки и срезаемого слоя.

Рис.3 Схема, поясняющая определение коэффициентов усадки стружки

Различают коэффициенты утолщения, укорочения, уширения стружки:

коэффициент утолщения стружки Ка = а_с /а;

коэффициент укорочения стружки Кl = L / L_с;

коэффициент уширения стружки К_b = b_с/ b.

Итак, при пластической деформации обрабатываемого материала в зоне резания длина стружки меньше длины срезаемого слоя металла, а ширина срезаемого слоя b > b_c ширины стружки и соответственно толщина срезаемого слоя a > a_c толщины стружки. По результатам экспериментальных исследований увеличение ширины стружки невелико (K_b = 1.05...1.15), поэтому им можно пренебречь, т.е. можно приближенно считать, что b_с = b. Изменение линейных размеров стружки определяется законом постоянства объема при пластической деформации металлов.

V = Vc (закон постоянства объёма).

L × а × b = L_с× а_с× b_с. Отсюда следует, что L/ L_с = а_с /а, т.е К_l = K_a.

Усадка стружки характеризует степень протекания пластического деформирования металла и до некоторой степени характеризует условия протекания процесса резания: чем меньше пластическая деформация, более благоприятны условия стружкообразования и меньше расход мощности на обработку данной заготовки.

Дата добавления: 2015-06-26