3.Процесс стружкообразования

3.1.Типы стружек при резании хрупких и пластичных материалов

Тиме И.А. в 1870 году предложил классификацию стружек для различных материалов. Классификация оказалась очень удачной и, несмотря появление новых конструкционных материалов, ей пользуются до сих пор. Различают четыре вида стружек:

1. элементная;

2. суставчатая;

3. сливная (рис. 3.1);

4. надлома (рис 3.2).

Рис. 3.17. Микрофотография корня сливной стружки, полученного при резании стали 40Х.

 Элементная, суставчатая, сливная - называются стружками сдвига, т.к. их образование связано с напряжением сдвига, сливная стружка образуется при чистом сдвиге. Стружку надлома называют стружкой отрыва, её образование связано с растягивающим напряжением.

Рис. 3.18. Микрофотография корня стружки скалывания, полученного при резании коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т.

1. Элементная стружка состоит из отдельных элементов приблизительно одинаковой формы, не связанных или слабо связанных друг с другом. По линии mn проходит граница отделения элементов стружки от срезаемого слоя называется поверхностью скалывания. Образуется при обработке пластических материалов с большими подачами и небольшими скоростями (рис. 3.3, а)

а) б) в)

Рис. 3.19. Схема образования стружки

2. Суставчатая стружка – разделение на отдельные части не происходит. Поверхность скалывания только наметилась, но не пронизывает стружку по всей толщине. Стружка состоит как бы из отдельных суставов без нарушения связи между ними (рис. 3.3, б).

3. Сливная - сплошная, непрерывная поперечная стружка, завивается в ленту. Образуется при обработке пластических материалов с большой скоростью резания и малой толщиной среза (рис. 3.3, в).

Поверхность 1 – называется контактной поверхности, применяется к передней поверхности инструмента. Поверхность гладкая.

Поверхность 2 – свободная сторона стружки. Она покрыта мелкими зазубринами. С повышением скорости поверхность становится бархатистой. Стружка соприкасается с передней поверхности по – длина равна рабочей длине главной режущей кромки (b):

В зависимости от обрабатываемого материала и скорости:

На рисунке 3.4. представлены разные формы сливной стружки, полученные при обработке различных материалов.

Необходима канавка для завивания стружки, чтобы они не шли сплошной лентой – для безопасности рабочего.

Стружка надлома образуется при обработке хрупких материалов (чугун, бронза). Состоит из отдельных не связанных между собой кусочков различной формы и размеров. Её образованию сопутствуют мелкая металлическая пыль. Поверхность разрушения mn может быть ниже поверхности резания, опережая трение, в результате чего поверхность резания покрыта следами от вылома из неё кусочков стружки (рис. 3.5, 3.6).

При работе необходима защита (очки, ограждение) от летящих во все стороны кусочков стружки.

Рис. 3.20. Сливная стружка

Рис. 3.21. Схема образования стружки надлома

Рис. 3.22. Стружка надлома

3.2.Образование и расчет элементной стружки скалывания

Резец подводят к изделию, к передней поверхности резца приложена нормальная сила , она сжимает столб материала высотой (рис. 3.7).

Площадь номинального сечения среза: .

Деформация захватывает некоторый участок высотой . Значение , и соответственно.

При перемещении резца объем материала подвергается сжатию. Сначала возникнут упругие деформации, затем пластические. По теории пластических деформаций скольжение внутри элемента начинается по направлению касательных напряжений . Угол скольжения зависит от обрабатываемого материала, т.е. от коэффициента внутреннего трения. При обработке стали угол скольжения - , для бронзы , для латуни , для дюрала .

Рис. 3.23. Свободное резание (срезают бурт): .

Скольжение в сечении свободно распространяется только в одну сторону – вправо, а влево – нет, т.к. перемещение молекул просто упрочняет металл. Через некоторое время под влиянием скольжения вправо образуется наплыв А.

В сечении тоже есть скольжение и происходит расширение образца, вместо получаем .

Пластическое сжатие выполняется по закону: .

Закон нарастания напряжений при сжатии в зависимости от укорачивания образца: , где - показатель политропы сжатия. Предполагаем, что закон политропы сжатия справедлив с самого начала деформации.

Закон политропы сжатия выглядит следующим образом:

.

При этом происходит упрочнение металла в зоне резания.

3. С определенного момента сила - возрастает до максимальной величины. Напряжения по плоскости скалывания превосходят предел прочности обрабатываемого материала – образуется первый элемент стружки сдвига.

В определенный момент , происходит групповой сдвиг. Он характеризуется поверхностью скалывания и углом скалывания .

Наибольшая толщина стружки и ширина стружки больше ширины среза . Элементные стружки перемещаются по передней поверхности со скоростью , где – шаг стружки; значение шага стружки примерно .

Уменьшение шага стружки приближает элементную стружку к непрерывной.