Виды и направление схода стружки при токарной обработке. Виды стружки и условия ее образования Виды стружек образующихся при резании

0

Первые исследования процесса образования стружки были сделаны И. А. Тиме; они относятся к 60-м годам минувшего столетия и до сих пор не утратили своей ценности. Работы И. А. Тиме были расширены и развиты К. А. Зворыкиным (1899 г.) и другими русскими исследователями.

Рассмотрим процесс образования стружки.

Закрепив металлический брусок 1 (фиг. 403, а) и установив резец 2 на определенную глубину t, приложим к резцу силу Р по направлению, параллельному поверхности бруска 1.

Резец под действием силы Р при перемещении врезается в обрабатываемый металл и сжимает часть металла. При этом сжатии возникает скалывающее напряжение в плоскости, параллельной к определенному направлению аа. Когда это напряжение достигает определенного значения, происходит скалывание элемента 1 (фиг. 403, 6 и в). При дальнейшем перемещении резца происходит скалывание элемента 2, затем 3, 4 и т. д.

В процессе резания вязких металлов отдельные элементы стружки под действием больших давлений сцепляются между собой, образуют непрерывную стружку, гладкой стороной обращенную к резцу и шероховатой наружу. При обработке хрупких металлов такого соединения между элементами стружки не наблюдается, и стружка отделяется от обрабатываемого образца в виде отдельных кусков.

Угол в между передней гранью резца и плоскостью аа называется углом действия.

Исследованиями Тиме установлено, что сумма углов действия р и резания о есть величина приблизительно постоянная и для различных металлов колеблется в пределах от 145 до 150°. При этом сумма указанных углов получалась приблизительно равной следующим величинам: ß + б = 145° при б = 45°, ß + б = 150° при б = 75°.

Угол ß 1 , образованный плоскостью скалывания и направлением движения, резца, называется углом скалывания.

Виды стружки. Все разнообразие видов стружки можно объединить в следующие основные виды: 1) стружка надлома, 2) стружка скалывания или элементная, 3) ступенчатая стружка и 4) сливная стружка.

Различия между приведенными типами стружки обусловлены следующими: признаками.

1. Стружка надлома получается при резании твердых и хрупких металлов. При врезании резца нельзя обнаружить заметных пластических деформаций стружки, которая вырывается кусками неправильной формы. Обрабатываемая поверхность получается шероховатой. Сама стружка со стороны, обращенной к резцу, получается неровной и неправильной формы. Стружка надлома может быть получена также при обработке и вязких металлов, если обработку вести с малым углом резания и с небольшой скоростью резания (фиг. 404, а).

2. Стружка скалывания (фиг. 404, б) образуется при обработке твердых. и недостаточно вязких металлов. Внешне она отличается от стружки надлома тем, что элементы ее между собой на некоторой длине соединены в виде ленты с шероховатостью на наружной части и более ровной поверхностью на передней части резца.

Ленты стружки скалывания имеют различную форму и состоят из отдельных элементов, механически связанных между собой в процессе их деформации и перемещения. Иногда может получаться стружка, состоящая из отдельных элементов, которые между собой настолько слабо связаны, что достаточно легкого прикосновения, чтобы они отделились друг от друга. Такая стружка скалывания называется элементной. Обработанная поверхность при стружке скалывания получается значительно более чистой, чем при стружке надлома.

3. Стружка ступенчатая (фиг. 404, в) получается при обработке металлов средней твердости при небольшой глубине резания и при хорошо заточенном резце. С внешней стороны стружка имеет шероховатую, в виде ступеней, поверхность, а со стороны резца гладкую поверхность; элементы стружки соединены между собой.

4. Сливная стружка (фиг. 404, г) получается при обработке вязких или весьма мягких металлов, как, например, медь, олово, свинец, мягкая сталь и т. п. Внешне она отличается от рассмотренных выше форм стружки тем, что имеет вид спирали, при этом элементы ее между собой не разделены и почти не заметны. Шероховатость у этой стружки наблюдается только на внешней стороне, т. е. в вогнутой части, а со стороны резца она имеет гладкую поверхность.

Сливную стружку можно получить также при обработке и не очень вязких металлов, если резание производить при небольшой глубине и при малом угле.

В процессе образования стружки ее элементы получают трапециевидную форму; при этом большее основание трапеции располагается со стороны передней грани резца. Вследствие этого стружка, представляющая собой совокупность ряда таких элементов, не получается прямолинейной, а завивается, отступая от передней грани резца. Такое формообразование стружки называют завыванием.

Коэфициент усадки. В процессе образования стружки наблюдается укорачивание стружки по длине и разбухание по ширине; это явление очень заметно при обработке вязких металлов и мало заметно при обработке хрупких; оно называется усадкой стружки. Величина усадки характеризуется коэфициентом усадки и обозначается через К.

Обозначая через l 0 длину элемента снятого слоя металла, а через l - длину полученного при этом элемента стружки, из чертежа, приведенного на фиг. 405, можно получить значение К:

Подставляя в эту формулу значение ß и ß 1 (из равенства,ß + б = 145° при б = 45° и ß + б = 150° при б = 75°), при б = 45° получим

Из приведенных выше расчетов следует, что с увеличением угла резания б коэфициент усадки уменьшается.

Наклеп металла при резании. В процессе обработки резанием слой металла, прилегающий к обрабатываемой поверхности, приобретает наклеп. Глубина наклепанного слоя зависит главным образом от геометрической формы резца, режима резания и свойств обрабатываемого материала; для вязких материалов она больше, чем для хрупких.

Нарост. В процессе резания металла на передней грани резца вблизи режущей кромки возникает нарост, состоящий из частиц обрабатываемого металла. Иногда высота такого нароста достигает нескольких миллиметров. Структура нароста существенно отличается от структуры обрабатываемого материала. Твердость материала нароста может достигать такой величины, что нарост сам может резать металл, из которого он образовался. Схема образования нароста показана на фиг. 406. Нарост уменьшает угол резания, если он больше 60°, предохраняет резец от нагрева и увеличивает его стойкость. Нарост отрицательно влияет на качество обрабатываемой поверхности, делая ее более шероховатой. Нарост появляется преимущественно при обработке вязких металлов. Замечено, что нарост возникает при некоторых средних скоростях резания. При малых и больших скоростях резания нарост имеет пониженное значение и уменьшается с увеличением переднего угла. Применение смазочноохлаждающих жидкостей уменьшает нарост.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Процесс резания (стружкообразования) является сложным физическим процессом, сопровождающимся большим тепловыделением, деформацией металла, износом режущего инструмента и наростообразованием на поверхности инструмента. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явлений позволяет рационально управлять этим процессом и изготовлять детали более качественно, производительно и экономично.

При резании различных материалов образуются следующие стружки (рис. 2.6): сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома.

Сливная стружка (рис. 2.6, а) образуется в процессе резания пластичных металлов (например, мягкой стали, латуни) при высокой скорости резания, малых подачах и температуре 400... 500 °С. Образованию сливной стружки способствует уменьшение угла резания δ (при оптимальном значении переднего угла γ) и высокое качество СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость). Угол резания δ= 90° - λ = α + β, где α - задний угол резания; β - угол заострения.

Стружка скалывания (рис. 2.6,5) состоит из отдельных связанных один с другим элементов и имеет пилообразную поверхность. Такая стружка образуется в процессе резания твердой стали и некоторых видов латуни при малой скорости резания и больших подачах. При изменении условий резания стружка скалывания может перейти в сливную, и наоборот.

Стружка надлома (рис. 2.6, в) образуется при резании мало- пластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

Режущий инструмент деформирует не только слой, но и поверхностный слой обрабатываемой детали. Деформация поверхностного слоя металла зависит от различных факторов, ее глубина составляет от сотых долей до нескольких десятых долей миллиметра. Под действием деформации поверхностный слой металла упрочняется, увеличивается его твердость и уменьшается пластичность, т.е. происходит так называемый наклеп обрабатываемой поверхности.

Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем интенсивнее процесс образования наклепа. Чугуны обладают значительно меньшей способностью к упрочнению, чем стали. Глубина и степень упрочнения при наклепе возрастают с увеличением подачи и глубины резания и уменьшаются с увеличением скорости резания. При работе плохо заточенным инструментом глубина наклепа примерно в два-три раза больше, чем при работе острозато- ченным инструментом. Применение СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость) значительно уменьшает глубину и степень упрочнения поверхностного слоя.

При обработке металлов и, особенно, пластичных материалов (например, резцом) в непосредственной близости к режущей кромке резца на его переднюю поверхность налипает обрабатываемый материал, образуя металлический нарост. Этот нарост имеет клиновидную форму, а его твердость в два-три раза превышает твердость обрабатываемого материала. Являясь «продолжением» резца, нарост (рис. 2.7) изменяет геометрические параметры резца (δ 1 <δ, где δ - исходный угол резания; δ 1 - угол резания с учетом нароста), участвует в резании металла и оказывает влияние на результаты обработки, износ резца и силы, действующие на резец.

При обработке нарост периодически скалывается и образуется вновь; отрыв частиц нароста происходит неравномерно по длине режущего лезвия, что приводит к мгновенному изменению глубины резания. Эти периодически повторяющиеся явления увеличивают шероховатость обработанной поверхности. При скорости резания v < 5 м/мин и обработке хрупких металлов, например чугуна, нарост, как правило, не образуется. С увеличением пластичности обрабатываемого металла размеры нароста возрастают. Наибольший нарост на инструменте из быстрорежущей стали образуется при скорости резания v = 10...20 м/мин, а на инструментах из твердых сплавов - при и v > 90 м/мин. На этом основании не рекомендуется производить чистовую обработку на этих скоростях.

С увеличением подачи нарост увеличивается, поэтому при чистовой обработке рекомендуется подача 0,1...0,2 мм/об. Глубина резания существенного влияния на размеры нароста не оказывает.

Для уменьшения нароста рекомендуется уменьшать шероховатость передней поверхности режущего инструмента, по возможности, увеличивать передний угол лезвия γ (например, при γ= 45° нарост почти не образуется) и применять СОЖ. При черновой обработке образование нароста, напротив, благоприятно сказывается на процессе резания.

В зависимости от условий обработки и свойств обрабатываемого мате­риала при резании металлов могут образовываться четыре основных типа стружки: элементная, суставчатая, сливная и стружка надлома (рис. 8.2).

Элементная стружка (рис, 8.2, а ) состоит из отдельных «элемен­тов», слабо связанных друг с другом. Суставчатая стружка (рис. 8.2, б ) также состоит из отдельных элементов (сегментов), однако эти элемен­ты прочно соединены друг с другом. Сливная стружка (рис. 8.2, г ) от­личается сплошностью, и если на ее пути нет препятствий, она сходит непрерывной лентой или завивается в спираль. Поверхность 1 называется контактной поверхностью стружки, а поверхность 2 - свободной поверх­ностью. Наиболее часто эти три вида стружки образуются при обработке пластичных материалов, причем с увеличением твердости и прочности, а также с увеличением подачи и уменьшением переднего угла инструмента более часто образуются элементная и суставчатая стружки. С увеличением скорости резания и переднего угла инструмента происходит переход от элементной к суставчатой, а затем - к сливной стружке. Стружка надлома (рис. 8.2, в ) образуется при обработке хрупких материалов и сходит в виде кусочков неправильной формы, отрываемых от обрабатываемой поверх­ности, поэтому обработанная поверхность в этом случае отличается повы­шенной шероховатостью.

Рис. 8.2. Типы стружек, образующихся при резании

а) элементная стружка; б) суставчатая стружка; в) стружка надлома; г) сливная стружка

Тип образующейся стружки не только внешне отражает условия проте­кания процесса резания, но имеет и вполне определенное влияние на эф­фективность и качество обработки. Так, при образовании сливной стружки в виде сплошной ленты необходимо на ее пути создавать специальные стружкозавивающие элементы в виде канавок или уступов, поскольку сплошная горячая стружка может представлять опасность для оператора, снижать качество обработанной поверхности, приводить к поломке инстру­мента и увеличению времени простоев оборудования. Тип стружки влияет на характер распределения напряжений и температуры на контактных по­верхностях инструмента, а, следовательно, на его стойкость и прочность.

	|	следующая лекция ==>

В 1870 г. И.А. Тиме была предложена классификация типов стружек, образующихся при резании различных материалов. Классификация оказалась настолько удачной, что, несмотря на то, что со времен И.А. Тиме появились совершенно иные конструкционные материалы, обрабатывающиеся с иными режимами резания, ею пользуются и в настоящее время.

Согласно классификации И.А. Тиме при резании конструкционных материалов в любых условиях образуется стружка четырех видов (рис. 4.11):

· элементная;

· суставчатая;

· сливная;

· надлома.

Элементную, суставчатую и сливную стружку называют стружками сдвига , так как их образование связано с напряжениями сдвига. Стружку надлома иногда называют стружкой отрыва , так как ее образование связано с растягивающими напряжениями.

Элементная стружка (рис. 4.11, а) состоит из отдельных «элементов» 1 приблизительно одинаковой формы, не связанных или слабо связанных друг с другом (Г.И. Грановский называет ее стружкой скалывания). Границу mn, отделяющую образовавшийся элемент стружки от срезаемого слоя, называют поверхностью скалывания. Физически она представляет собой поверхность, по которой в процессе резания периодически происходит разрушение срезаемого слоя.

Разделение суставчатой стружки (рис. 4.11, б) ее на отдельные части не происходит (В.А. Аршинов называет ее ступенчатой стружкой). Поверхность скалывания только наметилась, но она не пронизывает стружку по всей толщине. Поэтому стружка состоит как бы из отдельных суставов 1 без нарушения связи между ними. Прирезцовая поверхность гладкая. Образуется при обработке сталей на средних скоростях.

Основным признаком сливной стружки (рис.

4.11, в) является ее сплошность (непрерывность). Если на пути движения сливной стружки нет никаких препятствий, то она сходит непрерывной лентой, завиваясь в плоскую или винтовую спираль, пока часть стружки не отламывается под действием собственного веса.

Поверхность 1 стружки, прилегающую к передней поверхности инструмента, называют контактной стороной (поверхностью). Она сравнительно гладкая, а при высоких скоростях резания отполирована в результате трения о переднюю поверхность инструмента. Ее противоположную поверхность 2 называют свободной стороной (по

верхностью) стружки. Она покрыта мелкими зазубринками-насечкой и при высоких скоростях резания имеет бархатистый вид.

Сливная стружка соприкасается с передней поверхностью инструмента в пределах площадки контакта, ширина которой обозначена через С, а длина равна рабочей длине главного лезвия. В зависимости от рода и свойств обрабатываемого материала и скорости резания ширина площадки контакта в 1,5 – 6 раз больше толщины срезаемого слоя.

Стружка надлома (рис. 4.11, г) образуется при обработке хрупких материалов, состоит из отдельных, не связанных друг с другом кусочков различной формы и размеров. Это объясняется следующим: при обработке хрупких материалов срезаемый слой почти пластически не деформируется.

Под действием инструмента в металле возникают упругие деформации и напряжения сжатия (s с) в направлении движения резца. В перпендикулярном направлении появляются напряжения растяжения (s р), поэтому обычно при резании хрупких металлов сопротивление отрыву в удаляемом слое наступает раньше, чем сопротивление сдвигу. Обработанная поверхность при образовании стружки надлома имеет шероховатый вид, что связано с общим разрушением поверхностного слоя металла.

2. Виды стружек

Смотрите также: Токарный станок и токарное дело . Столярные работы. - Приспособление для выделки тел вращения из дерева и других твердых материалов Токарные станки с ЧПУ. Наладка и эксплуатация токарных станков... Гидро- и пневмоприводы токарных станков. Автоматизация и механизация токарной обработки. Автоматизация и механизация токарной обработки. 17.1. Общие сведения. 19.3. Конструктивные особенности токарных станков с ЧПУ. Фрезерное дело . Основные сведения о фрезеровании. Слесарное дело . Наиболее многочисленную группу металлорежущих станков составляют токарные станки (45). Токарный станок токарное дело . Точеные изделия находятся во множестве между египетскими древностями, а станки … Т. станки с маточным винтом... Двухстоечные токарно -карусельные станки. 22.2 Подвесной пульт управления станка модели 1512. Электрическая схема токарного станка. Рассмотренные выше элементы составляют электрооборудование станка, а взаимодействие их определяется Фрезерное дело . Слесарное дело . Рассмотрим конструкцию широко применяемого при обработке металлов резанием инструмента - токарного резца.