5.3. Процесс образования стружки

Основоположниками науки о резании металлов являются русские ученые И.А. Тиме, К.А. Зворыкин и Я.Г. Усачов. И.А. Тиме показал, что процесс образования стружки происходит по элементам.

В начальный момент процесса резания, когда движущийся резец под действием силы резания вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации. При движении резца они, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические. В плоскости, перпендикулярной к траектории движения резца возникают нормальные напряжения, а в плоскости, совпадающей с траекторией движения резца – касательные.

Таким образом, в прирезцовом слое материала заготовки возникает сложное упругонапряженное состояние.

Срезаемый слой находится под действием давления резца, касательных и нормальных напряжений.

Сложное упругонапряженное состояние металла приводит к пластической деформации, а рост пластической деформации - к сдвиговым деформациям, т.е. к смещению отдельных объемов металла относительно друг друга.

Рис. 25. - Схема образования стружки.

1 - резец; 2 - заготовка.

Когда напряжения превысят силу внутреннего сцепления частиц металла, происходит сдвиг элемента стружки. При дальнейшем движении резца таким же образом отделяются второй и последующие элементы стружки. Плоскость АВ, по которой происходит скалывание отдельных элементов стружки, принято называть

плоскостью скалывания или сдвига. При этом угол θ между направлением движения резца и плоскостью скалывания называют углом скалывания или сдвига. Он равен ≈30° и не зависит от угла резания δ.

 

Типы образующихся стружек.

В зависимости от условий обработки стружка может быть различных типов:

а) сливная стружка;

б) стружка скалывания;

в) стружка надлома.

 

Рис. 26. - Виды стружки

а) стружка скалывания; б) сливная стружка; в) стружка надлома

Сливная стружка образуется при резании пластичных металлов и представляет собой ленту с гладкой прирезцовой стороной. На внешней стороне ее видны слабые пилообразные зазубрины.

Стружка скалывания (суставчатая), образуется при резании металлов средней твердости, представляет собой лепту с гладкой прирезцовой стороной, на внешней стороне ярко выраженные зазубрины, а на боковой поверхности отчетливо видны плоскости скалывания между отдельными элементами. Элементы этой стружки имеют менее прочную связь, поэтому стружка послеобразования нескольких завитков обычно обламывается под действием собственного веса.

Стружка надлома (элементная) образуется при резании хрупких металлов и неметаллических материалов. Связь между отдельными элементами практически отсутствует.

Вид образующейся стружки зависит от физико-механических свойств металла обрабатываемой заготовки, режима резания, геометрических параметров режущего инструмента, применяемых в процессе резания СОЖ.

Тепловые явления при резании.

Одним из физических процессов, сопровождающих стружкообразование и разрушение материала при резании, является тепловыделение. Практически вся механическая работа, затрагиваемая на срезание припуска с заготовки, превращается в тепло. Теплота генерируется в результате упругопластического деформирования материала заготовки в зоне стружкообразования, трения стружки о переднюю поверхность лезвия инструмента, трения задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность заготовки.

В зависимости от технологического метода и условий обработки стружкой отводится 25 — 85 % всей выделившейся теплоты, в заготовку уходит   10 -15 %, в инструмент 2 - 8 % и около 1 % в окружающую среду.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Нагрев режущего лезвия может доходить до 800 - 1000 ° С. Это вызывает структурные изменения в металле, снижается твердость инструмента и, соответственно, теряются режущие свойства.