Процесс образования стружки

 

 

 

 

Процесс образования             стружки

 

 

 

 

Процесс образования стружки

 

В токарной работе в последовательном порядке отдельные этапы образования стружки при свободном резании твердых и маловязких металлов.

Процесс образования стружки.

Под действием силы Р передняя поверхность резца сжимает находящийся перед ней слой металла, вызывая в нем вначале упругую, а затем пластическую деформацию не отделяясь от срезаемого слоя, металл увеличивается в ширину и отгибается вверх. В момент наибольшей деформации, возможной для данного металла, когда напряжения в срезаемом слое достигнут величины, превышающей предел прочности металла, происходит сдвиг (скалывание) с деформированного элемента по плоскости ab называемой плоскостью сдвига (скалывания) После скалывания первого элемента стружки резец продолжает деформировать и скалывать следующий элемент  по плоскости, параллельной первой и т. д.

Так, по мере перемещения резца один за другим образуются отдельные элементы, из которых образуется стружка Виды стружек. В зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого металла, элементов режима резания и геометрии режущего инструмента образуется стружка различных видов.

Стружка состоящая из отдельных элементов

При обработке пластичных металлов при небольшой скорости резания, например сталь 45 со скоростью резания ?=0,5 - 2 м/мин, при большой толщине стружки (?=2 - 4 мм) и малом переднем угле у=0 - 5°, получают элементную стружку , состоящую из отдельных, не связанных друг с другом, элементов в форме близкой к трапеции.

При повышении скорости резания (для стали 45 до 5 - 15 м/мин) стружка имеет вид ленты различной длины с отчетливо видимыми отдельными элементами, которые в отличие от элементной стружки слабо связаны друг с другом. Такая стружка называется ступенчатой.

При дальнейшем увеличении скорости резания, уменьшении толщины срезаемого слоя или увеличении переднего угла стружка имеет вид непрерывно сходящей ленты, на которой отдельные элементы трудно различимы . Такая стружка называется сливной.

Разные по виду стружки получаются обычно на одном и том же пластичном металле, но при разных условиях резания, т. е. вид стружки зависит от скорости резания, толщины стружки, переднего угла.

При резании хрупких металлов (чугуна, бронзы) возникают главным образом упругие (обратимые) деформации, приводящие металл к разрушению. Металл вырывается в виде изолированных друг от друга кусочков неправильной формы. Образующаяся при этом стружка называется стружкой надлома.

Усадка стружки. В результате воздействия режущего инструмента срезаемый слой пластически деформируется, вследствие чего размеры стружки оказываются другими, чем размеры срезаемого слоя: длина стружки становится меньше длины срезаемого слоя, а толщина -- больше толщины среза. Это наглядно видно на. Указанное явление впервые установил проф. И. А Тиме и назвал его усадкой стружки.

Схема, поясняющая явление усадки стружки.

Для характеристики усадки стружки вводится коэффициент усадки. Этот коэффициент представляет собой отношение длины пути, пройденного резцом, к длине срезаемой стружки, т. е.

                                            к = L/l

где к -- коэффициент усадки стружки; L -- длина пути пройденного резцом, мм; l -- длина полученной стружки, мм

В зависимости от условий резания коэффициент усадки, как и сама усадка стружки, не остаются постоянными. На усадку стружки влияют механические свойства обрабатываемого металла, геометрия режущей части инструмента, скорость резания, подача и охлаждение.

При обработке хрупких металлов (чугун, твердая бронза), когда образуется стружка надлома, усадка стружки весьма мала и коэффициент усадки близок к единице.

При обработке пластичных металлов (сталь, алюминий и др.) усадка стружки может достигать значения 4 - 6.

Увеличение переднего угла, подачи, скорости резания, применение смазочно-охлаждающей жидкости приводит к снижению пластической деформации стружки к уменьшению коэффициента усадки.

Нарост. Если осмотреть головку резца при обработке пластичных металлов, то на его перед кромки можно обнаружить в некоторых случаях небольшой комочек металла, приварившийся к резцу под действием высокой температуры и давления, так называемый нарост . Нарост на резце и изменение переднего угла

Явление образования нароста впервые было изучено Я. Г. Усачевым. Он объяснил образование нароста застоем нижних слоев стружки на передней поверхности резца Эти наиболее с деформированные частицы вследствие трения отделяются от непрерывно движущихся слоев стружки, задерживаются и привариваются к передней поверхности резца около режущей кромки, образуя как бы новую кромку.

Твердость нароста в 2,5 -- 3 раза выше твердости обрабатываемого металла, благодаря чему нарост сам обладает способностью резать тот металл, из которого он образовался. Нарост имеет большое практическое значение для работы режущего инструмента. Он появляется при определенных условиях резания пластичных металлов (сталь, алюминий и др.), но не наблюдается при обработке хрупких металлов (чугун, хрупкая бронза).

Положительная роль нарост прикрывает режущую кромку резца, предохраняя ее от механического износа сходящей стружкой и  теплового воздействия тем самым несколько повышает стойкость резца.

С образованием нароста передний угол резца увеличивается. Вследствие такого изменения переднего угла, деформация стружки и давление, производимое стружкой на резец, уменьшаются. Таким образом, процесс резания совершается с меньшей затратой мощности, создаются благоприятные условия резания при обдирочных работах.

Однако с образованием нароста ухудшаются точность размеров детали и чистота обработанной поверхности, ввиду того что нарост искажает форму режущей кромки резца. Стало быть, образование наросто нежелательно при чистовых работах.

Появление нароста зависит в значительной степени от выбранной скорости резания, величины переднего угла, состояния режущей кромки и охлаждения. При очень больших (более 80 м/мин) скоростях резания нарост не появляется на резце Уменьшению нароста способствует также увеличение переднего угла резца, высокое качество его заточки и доводки и применение смазочно-охлаждающей жидкости.

     Наклеп металлов. При обработке металлов резанием пластической деформации подвергается не только срезаемый слой, но и поверхностный слой, образовавшийся на детали. При проходе резца под его давлением поверхностный слой упрочняется Под влиянием пластической деформации механические свойства поверхностного слоя изменяются: твердость его увеличивается, пластичность уменьшается. Такое изменение механических свойств металла в результате пластической деформации называется наклепом.

Не все металлы подвергаются наклепу в одинаковой степени. Мягкая сталь, алюминий, медь подвергаются наклепу сильнее, твердые стали - значительно меньше, а чугун почти не принимает наклепа.

Величина и глубина наклепанного слоя зависят от скорости резания и подачи: глубина наклепа уменьшается с повышением скорости резания и увеличивается с увеличением подачи

Увеличение шероховатости режущей кромки и значительное затупление резца приводят к увеличению наклепа. Глубина наклепа при работе тупым резцом в 2 - 3 раза больше, чем при работе острым резцом; обработанная поверхность получается низкого качества.

Наклеп зависит также от величины переднего угла чем больше передний угол, тем меньше наклеп. Например, при у=5° глубина наклепанного слоя примерно в 2 - 2,5 раза больше, чем при угле у=30°.