Лабораторная работа № 4 Влияние различных факторов на деформацию стружки

Вопрос 1. Элементы режима резания

Режимом резания называется совокупность элементов, определяющих условия протекания процесса резания.

К элементам режима резания относятся – глубина резания, подача, период стойкости режущего инструмента, скорость резания, частота вращения шпинделя, сила и мощность резания.

Вопрос 2. Типы стружек

В зависимости от условий резания и свойств обрабатываемого материала могут образовываться четыре основных типа стружки: элементная, суставчатая, сливная и стружка надлома (рис. 12).

Элементная стружка (рис. 12, а) состоит из отдельных элементов, слабо связанных или совсем не связанных между собой, геометрически похожих друг на друга. Суставчатая (ступенчатая) стружка (рис. 12, б) состоит из отдельных элементов (сегментов), которые прочно соединены друг с другом. Сливная стружка (рис. 12, в) сходит с резца в виде ленты или завивается в спираль, если на ее пути нет препятствий. Поверхность 1 называется контактной поверхностью, а поверхность 2 – свободной.

Образование всех трех указанных типов стружки связано с действием напряжений сдвига. Обработанная поверхность во всех трех случаях сравнительно гладкая. Наиболее часто эти три вида стружки образуются при обработке пластичных материалов. С увеличением твердости и прочности обрабатываемого материала, а также с увеличением подачи более часто образуется элементная и суставчатая стружки. С увеличением скорости резания и переднего угла инструмента происходит переход от элементной к суставчатой, а затем – к сливной стружке.

а б в г

Рис. 12. Типы стружек, образующихся при резании: а – элементная; б – суставчатая; в – сливная; г - надлома

Стружка надлома (рис. 12, г) образуется при обработке хрупких материалов (чугуна, твердой бронзы) и сходит в виде кусочков неправильной формы и разных размеров, которые получаются путем отрыва. Обработанная поверхность при такой стружке отличается повышенной шероховатостью.

Тип образующейся стружки не только отражает условия протекания процесса резания, но и влияет 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.

Вопрос 3. Процесс образования элементной и сливной стружки Процесс образования элементной стружки

На рис. 13 дана схема образования элементной стружки при свободном резании, предложенная И.А.Тиме.

Под влиянием силы Р, приложенной к резцу, инструмент вдавливается в металл, сжимает его своей передней поверхностью и вызывает сначала упругие, а затем пластические деформации. По мере углубления резца растут напряжения в срезаемом слое, и когда они достигнут величины прочности данного металла, произойдет сдвиг (скалывание) первого элемента по плоскости сдвига .Плоскость сдвига составляет с направлением перемещения резца (с обработанной поверхностью) угол β₁. Угол β₁ называется углом сдвига (скалывания).

Рис. 13. Схема образования элементной стружки

После скалывания первого элемента стружки резец своей передней поверхностью сжимает (деформирует) следующий близлежащий слой металла, в результате чего образуется второй элемент, отделяющийся от основной массы металла по плоскости сдвига под тем же углом сдвига β₁ и т.д.

Позднее К.В. Зворыкин определил положение плоскости сдвига теоретическим путем. Последние работы исследователей показали, что по всей ширине среза угол сдвига β₁ не является величиной постоянной. Поэтому плоскость сдвига правильнее называть поверхностью сдвига