4.6. Кинематика сливного стружкообразования

Рассмотрим схему стружкообразования.

Все частицы материала, лежащие левее плоскости сдвига

перемещаются относительно лезвия инструмента со скоростью резания

После пересечения плоскости сдвига частицы за счет пластических сдвигов получают дополнительные смещения со скоростью

которая направлена вдоль плоскости сдвига.

На плоскости сдвига скорость

а на верхней границе переходной пластически деформированной зоны она достигает максимума. Таким образом, в каждый момент времени частица материала имеет абсолютную скорость, складывающуюся из скорости резания и скорости пластических сдвигов соответствующей той линии скольжения, на которой частица находится в данный момент.

Скорость

в теории резания называется скоростью деформирования и измеряется она в метрах в секунду или в минуту, в отличие от скорости деформации, измеряемой в c^-1.

По теореме синусов получаем:

4.7. Дробление стружки

В подавляющем большинстве случаев стружка имеет естественную кривизну, т. е. завивается. Это происходит потому, что сдвиг ‑ не единственная деформация, обусловливающая превращение срезаемого слоя в стружку. Этот слой всегда с большей или меньшей интенсивностью подвергается неравномерному сжатию в направлении, перпендикулярном к передней поверхности лезвия. Как следствие, в двух других, перпендикулярных к первому, направлениях возникают напряжения растяжения, и опорная поверхность стружки приобретает большую скорость.

Форма стружки и размеры ее элементов имеют важное значение, особенно при автоматизированном производстве. В неблагоприятных условиях возможно наматывание стружки на вращающиеся части станка, деталь или инструмент, что приводит к их поломкам.

В связи с этим часто возникает необходимость принудительного дробления стружки. При точении это может достигаться с помощью накладных стружколомов, лунок или уступов на передней поверхности лезвия резца.

Эти меры обеспечивают надежное дробление стружки только в данных конкретных условиях обработки, в то время как при незначительном изменении условий резания либо обрабатываемого материала вновь может образовываться недробленая сливная стружка.

Периодическое прерывание процесса резания с помощью изменения движения режущего инструмента обеспечивает кинематическое дробление стружки при резании. Способы кинематического дробления стружки подразделяются на дискретный, вибрационный и релаксационный.

Дискретный способ дробления стружки заключается в периодическом выключении подачи на время, достаточное для прерывания процесса резания. При вибрационном способе перемещение инструмента в направлении подачи является суммой равномерного поступательного и колебательного движения. При этом элемент стружки образуется за один период колебаний инструмента.

Для осуществления вибрационного и дискретного способов дробления стружки требуются устройства сложной конструкции. К тому же недостатком дискретного дробления стружки является необходимость приводить в колебательное движение узлы значительной массы, например суппорт. Кроме того, для обеспечения в этом случае той же производительности, что и при обычной обработке, необходимо устанавливать увеличенную подачу, которая определяется из условия равенства площадей, обработанных за равное время при одних и тех же частотах вращения шпинделя.

При релаксационном способе дробления стружки инструмент получает результирующее движение в направлении подачи, состоящее из равномерного прямолинейного движения и относительного движения, подчиняющегося закону релаксационных колебаний. Релаксационные колебания резко отличаются по форме от гармонических. Устройства, осуществляющие указанный способ, приводятся в действие силами резания.

К кинематическим способам дробления стружки можно также отнести нанесение канавок, рисок на обрабатываемой поверхности или поверхности резания до или во время обработки.

Перечисленные выше способы дробления стружки сопровождаются вибрациями инструмента и детали, снижающими качество обработанной поверхности. Наиболее перспективными, особенно при обработке нежестких деталей, можно считать способы безвибрационного дробления путем нагрева стружки электрическим током до расплавления, пережиганием сходящей стружки импульсами электрического тока с помощью электродов, а также способ дробления с использованием теплоты дуги сварочной горелки с неплавящимся электродом.

Одним из показателей стабильности процесса резания является степень дробления стружки, которая выражается через объемный коэффициент, представляющий собой отношение объема полученной стружки к объему материала срезаемого слоя, т. е.

С измельчением стружки объемный коэффициент уменьшается.