3.5. Усадка стружки

Форма и размеры полученной стружки значительно отличаются от формы и размеров срезаемого слоя (рис. 3.15).

Наименьшие изменения касаются ширины стружки b по сравнению с шириной срезаb. Практическиb₁ = b; увеличение шириныb₁является незначительным и неравномерным, оно распространяется лишь на части стружки (по толщине), прилегающие к передней поверхности инструмента. Интенсивность роста шириныb₁увеличивается с увеличением толщины срезаa и с уменьшением переднего угла γ инструмента.

Что касается других параметров (толщины и длины среза), то они претерпевают существенные изменения. Стружка обычно толще a₁и корочеL₁, чем срезаемый слой, т.е.

.

Уменьшение длины стружки по сравнению с длиной среза И.А. Тиме назвал продольной усадкой стружки, а увеличение толщины стружки по сравнению с толщиной среза получило название поперечной усадки стружки.

Рис. 3.15. Размеры срезаемого слоя и стружки

Численно усадка характеризуется коэффициентом усадки:

а) поперечная усадка характеризуется коэффициентом поперечной усадки ;

б) продольная усадка – коэффициентом продольной усадки . Объем тела в результате его пластической деформации остается неизменным, т.е.abL = a₁b₁L₁, но так какb = b₁, то aL=a₁L₁, откуда, т.е.

Коэффициент усадки определяется одним из трех способов:

1) измерением длины пути резания Lи длины полученной стружкиL₁;L₁ измеряется по наружному контуру стружки;

2) путем измерения Lи длины нейтральной линии полученной стружки (способ В. Д. Кузнецова);

3) путем измерения массы некоторого участка полученной стружки (способ А. М. Розенберга). Определив массу куска стружки и его длину, а также зная плотность обрабатываемого материала, можно определить площадь поперечного сечения стружки:

где М– масса стружки;d– ее плотность.

Затем определяют коэффициент усадки

.

Относительный сдвиг и коэффициент усадки стружки

Выделим в элементе срезаемого слоя aAMm до его деформации (рис. 3.16) квадрат 1–2–3–4 со сторонойh. После трансформации элементаaAMmв элемент стружкиa′AMm′квадрат 1–2–3–4 трансформируется в параллелограмм.

а)

б)в)

Рис. 3.16. Схема для определения относительного сдвига (а) и коэффициента усадки стружки (б,в)

Отрезок 2–2'равен участкуmm′ = aa′.

Это представляет собой деформацию простого сдвига. Величина конечной пластической деформации при простом сдвиге зависит от величины так называемого сдвига относительного ε, который равен тангенсу угла сдвига ω, т.е. отношению .

Таким образом,.

Из рис. 3.16 найдем ,

следовательно, при резании

. (3.1)

Из того же рис. 3.16 определим коэффициент усадки стружки K_L.

Действительно:

где – коэффициент усадки стружки.

Следовательно,

,  (3.2)

откуда

. (3.3)

Из формул (3.1) и (3.3) следует, что относительный сдвиг и коэффициент усадки зависят при γ = const исключительно от угла сдвига β₁, между направлением пластических сдвигов в срезаемом слое с вектором скорости резания (рис. 3.17). Подставив значение (3.2) в выражение (3.1) получим величину относительного сдвигав виде:

.

Рис. 3.17. Зависимость толщины стружки от угла сдвига

Таким образом, хотя коэффициент усадки стружки и не равен относительному сдвигу, его можно считать косвенной мерой деформации, которую претерпел срезаемый слой при превращении его в стружку.