5.1.2. Усадка стружки и наростообразование при резании

Дли­на стружки всегда значительно меньше длины пути, проходимого резцом. При этом стружка, утолщаясь, остается примерно той же ширины. Объясняется это явление относительным перемещением эле­ментов при образовании стружек. Усадка численно характери­зуется коэффициентом продольной усадки

или коэффициентом поперечной усадки (утолщения стружки)

,

где L₀ — длина стружи; L₁ — путь резца; а_с — толщина стружки; а — толщина срезаемого слоя.

Полагают, что k₁ = k₂, так как значительного уширения срезаемого слоя не наблюдается.

Иногда используется термин «усадка»:

.

Коэффициент усадки k₁ = 0,4…0,7. Известны материалы с k₁ = 0,2 и даже k₁ = 0,15.

Усадка характеризует степень деформации при резании, т. е. является весьма универсальным показателем процесса резания: при отрицательных передних углах усадка больше, чем при положительных, приме­нение смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) облегчает процесс стружкообразования, тонкие стружки требуют боль­ших удельных сил деформации и т. п.

Образование нароста. В определенных диапазонах температу­ры и контактного давления возникает адгезионное схватывание (молекулярное прилипание, соединение) химически чистых контактных поверхностей стружки и инструмента. На последней образуется заторможенный слой обрабатываемого материала, который быстро покрывается такими же заторможенными слоями. Так на передней поверхности инструмента образуется клиновидной формы неподвижное тело, состоящее из материала обрабатываемой детали; оно называется наростом (рис. 5.5). Его твердость в 2,5…3 раза выше твердости обрабатываемого материала, так что нарост выполняет роль режущего клина.

Рис. 5.5. Нарост на инстру­менте

Нарост — образование не стабильное. По достижении максимальной высоты его вершина разрушается; ее частицы уносятся стружкой, а также остаются на обработанной поверхности. Периодичность разрушения и образования нароста составляет сотые доли секунды.

Нарост появляется и в случае слив­ной, и в случае элементной стружки. Конструкционные углеродистые и многие легированные стали, серый чугун, алюминий, силумин склонны к наростообразованию; другие материалы — медь, латунь, бронза, олово, свинец, белый чугун, закаленные и некоторые легированные стали, многие титановые сплавы — не склонны к наростообразованию.

Нарост оказывает очень большое влияние на условия резания. Вo-первых, он создает фактический передний угол, значительно превышающий угол заточки, благодаря чему уменьшаются степень деформации срезаемого слоя и сила резания. Во-вторых, он предохраняет от изнашивания переднюю и заднюю поверхности инструмента. Из-за периодических разрушений нарост нежелателен при чистовой обработке, так как это приводит к заметному увеличению шероховатости обработанной поверхности и вынужденным колебаниям технологической системы. Снижения высоты нароста можно достичь применением смазочно-охлаждающих жидкостей, создающих на инструменте защитные пленки; увеличением его переднего угла; выбором соответствующего интервала скорости резания.