11. Типы стружек при резании. Деформация срезаемого слоя при резании металлов.

При резании конструкцион­ных материалов образуются четыре типа стружек:

1. элементная

2. суставчатая

3. сливная

4. стружка надлома

Первые три типа называют стружками сдвига, т.к. их образование связано с напряжениями сдвига, а четвёртый тип называют стружкой отрыва, т.к. её образование связано с растягива­ющими напряжениями.

Элементная стружка состоит из отдельных элементов правильной геометрической формы, приблизительно одинаковых и не связанных или слабо связанных между собой. Граница m n, отделяющая стружку от срезаемого слоя, физически существующая граница, на­зываемая поверхностью скалывания.

Элементы суставчатой стружки связаны между собой, по­верхность скалывания намечена, но не проходит через всю стружку. Эта стружка является промежуточной между элементной и сливной.

Сливная стружа - сплошное тело, имеющее гладкую контактную поверхность и шероховатую свободную поверхность. Явно выраженная граница появляется при больших скоростях резания (поверхность сдвига).

Стружка надлома состоит из отдельных не связанных друг с другом кусочков различной формы и размеров. Разрушение срезаемого слоя происходит по наиболее непрочным местам. Повер­хность разрушения может располагаться ниже поверхности реза­ния и поэтому последняя имеет увеличенную шероховатость.

Факторы, влияющие на тип стружки:

1. Род и механические свойства обрабатываемого материала - пластичные материалы дают стружи сдвига, при увеличении проч­ности и твердости наблюдается переход сливной стручки в суставчатую и затем в элементную. При обработке хрупких материалов об­разуется элементная стружка и реже стружка надлома.

2. Передний угол - при обработке пластичных материалов с ростом угла стружка из элементной переходит в суставчатую и затем в сливную, а у хрупких материалов - из элементной в стружку надлома.

3. Скорость резания - при увеличении скорости резания для боль­шинства углеродистых и легированных сталей стружка из элемент­ной переходит в суставчатую, а затем в сливную. Повышение ско­рости резания при обработке хрупких материалов сопровождается переходом стружки из стружки надлома в элементную.

Деформация срезаемого слоя при резании металлов

В процессе резания срезаемый слой деформируется и его размеры L, a, b отличаются от размеров образовавшейся стружки L_с, a_с, b_с.

Изменение размеров характеризуется коэффициентами:

К_L = - коэффициент укорочения или усадки,

К_а = - коэффициент утолщения,

К_b = - коэффициент уширения.

По величине эти коэффициен­ты находятся в соотношении:

К_L > К_а > К_b .

Коэффициент уширения мало отличается от единиц: К_b =1.05...1.1 и можно принять К_b = 1, тогда с учетом равенства объёмов сре­заемого слоя и стружки L a b = L_с a_с b_с будем иметь: К_L  К_а .

12. Образование нароста и его влияние на процесс резания. Расчетная шероховатость.

При определенных условиях на передней поверхности образует­ся слой обрабатываемого материала, имеющий характерную форму. Это явление называется наростообразованием. Нарост характеризуется высотой 1...1.5мм, он нависает над задней поверхностью. Твердость нароста раза в два выше твер­дости обрабатываемого материала. Нарост не стабилен, он периодически разрушается и возникает вновь с частотой до 3000...4000 раз в минуту.

С физической точки зрения на процесс наростообразования боль­шое влияние оказывает адгезия обрабатываемого и инструментального материалов. Особое значение имеет заторможенный на пе­редней поверхности слой.

Условиями для образования нароста являются:

1. отсутствие окисных и масляных пленок на передней поверхности;

2. способность обрабатываемого материала упрочняться при пластической деформации и не разупрочняться при высоких температу­рах.

Факторы, влияющие на наростообразование:

1. Род и механические свойства обрабатываемого материала.

Есть металлы, не склонные к наростообразованию. Это медь и её славы, свинец, цинк, титан и его сплавы, белый чугун, сплавы с большим содержанием никеля. К металлам, которые образуют на­рост, относятся конструкционные cтали, большинство легирован­ных сталей, серый чугун, алюминий и его славы. С увеличением пластичности и уменьшением твердости нарост увеличивается.

2. Скорость резания.

3. Температура резания. Нарост максимален при 250...300⁰ С и нарост исчезает при 550...600⁰ С.

4. Передний угол . С увеличением переднего угла нарост уменьшается. При  = 40...45° нарост не возникает.

5. Толщина срезаемого слоя. С увеличением толщины срезаемого слоя нарост возрастает.

Наростообразование можно считать полезным явлением при черновой обработке. Он прикрывает переднюю поверхность и нависа­ет над задней, уменьшая их износ. При образованиях нароста уве­личивается фактический передний угол и уменьшается сила трения. Нарост не желателен при чистовой обработке, т.к. его периоди­ческое разрушение и возникновение увеличивает шероховатость обработанной поверхности. Для уменьшения нароста надо увеличивать скорость резания и передний угол, применять смазочно-охлаждающие жидкости.

Расчетная шероховатость

При её определении делают следующие допущения: а) обрабатыва­емый материал считается абсолютно недеформируемым; б) технологическая система считается абсолютно жесткой; в) режущие лезвия очерчены определенными геометрическими линиями.

На примере строгания покажем расчет шероховатости. Однако полученная ниже зависимость пригодна для расчета шероховатости при точении, растачивании, сверлении, зенкеровании, фрезерова­нии торцовыми фрезами.

Высота расчетных неровностей равна высоте треугольника mnр

Таким образом: