Зависимость усадки стружки от различных факторов

На коэффициент усадки стружки основное влияние оказывают механические свойства материала обрабатываемой детали, передний угол инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая смазочно-охлаждающая жидкость.

При резании пластичных материалов коэффициент усадки больше, чем при резании материалов хрупких. Например, K_L при резании углеродистых сталей колеблется в пределах 2…6, а при резании чугуна в пределах 1,5…2,5. Чем прочнее и тверже материал обрабатываемой детали, тем меньше коэффициент усадки. Однако определенной связи между коэффициентом усадки и каким-либо одним из механических свойств обрабатываемого металла, определяемых в условиях растяжения, не наблюдается. Это объяснимо, так как свойства, проявляемые материалом при резании, отличны от свойств, наблюдаемых в условиях статических испытаний при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Влияние скорости резания на коэффициент усадки стружки представлено на рис. 3.18. Кривая 1соответствует резанию материалов, не склонных к наростообразованию. В этом случае по мере увеличения скорости резания коэффициент усадки стружки вначале быстро, а затем менее интенсивно уменьшается. Указанное влияние скорости резания наK_Lобъясняется уменьшением коэффициента трения между стружкой и передней поверхностью при увеличении температуры на передней поверхности инструмента вследствие возрастания скорости резания.

Рис. 3.18. Схема влияния скорости резания на высоту нароста (кривая 3) и коэффициент усадки стружки при резании материалов, не склонных к наростообразованию (кривая1) и склонных к наростообразованию (кривая2)

При резании материалов, склонных к наростообразованию (кривая 2), влияние скорости резания наK_L носит сложный характер. Вначале при увеличении скорости резания коэффициент усадки стружки уменьшается, достигает минимальной величины при определенном значении скоростиV₂, а затем вновь возрастает. При достижении скорости резания значенияV₃возрастание коэффициентаK_Lпрекращается, и при скоростях резанияV > V₃ кривая2 ведет себя так же, как и кривая1. Уменьшение коэффициентаК_L при увеличении скорости резания отV₁доV₂и его дальнейшее увеличение при возрастании отV₂ доV₃ связано с действием на процесс стружкообразования нароста. Кривая3 показывает изменение высоты нароста в интервале скоростей резания отV₁доV₂. Возрастание скорости резания отV₁доV₂сопровождается увеличением переднего угла инструмента (см. рис. 3.12), вследствие чего степень деформации срезаемого слоя уменьшается. При скорости резанияV₂фактический передний угол имеет максимальную величину и коэффициентK_Lдостигает минимума. При возрастании скорости резания отV₂доV₃высота нароста уменьшается так же, как и величина фактического переднего угла, стремящегося к величине переднего угла заточки. Это вызывает увеличение коэффициента усадки стружки. При скоростях резанияV > V₃ нарост отсутствует, и скорость резания влияет на коэффициентК_L только через изменение коэффициента трения.

Влияние переднего угла на коэффициент K_Lпредставлено на рис. 3.19. По мере увеличения угла γ коэффициент усадки стружки уменьшается, а горбы на кривыхK_L = f(V) сглаживаются. Кроме того, чем больше величина переднего угла, тем при большем значении скорости резания криваяK_Lдостигает вторичного максимума. Последнее вполне естественно, так как при увеличении переднего угла исчезновение нароста происходит при больших скоростях резания. При углах γ > 30° скорость резания практически не влияет на коэффициент усадки стружки.

Рис. 3.19. Влияние переднего угла на коэффициент усадки стружки K_Lпри различных скоростях резания (сталь 20Х; φ = 45;a = 0,31 мм;b = 1,45 мм)

На рис. 3.20 представлено влияние на коэффициент усадки стружки толщины срезаемого слоя. Кривые K_L = f(V) имеют горбообразный вид, причем для меньших толщин срезаемого слоя вершины горбов сдвинуты в область более высоких скоростей резания. Из рисунка видно, что при постоянном переднем угле инструмента максимальные значения коэффициента усадки стружки не зависят от толщины срезаемого слоя, ноK_L достигает максимальной величины при различных скоростях резания.

Рис. 3.20. Влияние толщины срезаемого слоя на коэффициент усадки стружки К_L при различных скоростях резания (сталь 20Х; γ = 0°; φ = 45°;t = 1 мм)

Если зависимость K_L= f/(a) изобразить не в координатахK_L –V, а в координатахK_L – Θ, в которых температура резания Θ соответствует изменяющейся скорости резания, то кривыеK_Lсовмещаются в одну кривую (рис. 3.21). Из данного рисунка видно, что на кривойK_L = f₁() независимо от толщины срезаемого слоя и скорости резания впадина и вершина соответствуют температурам 300 и 600 °С, при которых нарост получает свое наибольшее развитие и исчезает. Смазочно-охлаждающие жидкости, снижающие величину коэффициента трения, уменьшают коэффициент усадки стружки, причем эффект от влияния жидкости тем сильнее, чем меньше толщина срезаемого слоя и скорость резания.

Рис. 3.21. Влияние температуры резания на коэффициент усадки стружки K_L при различных подачах (точение стали 40;t = 4 мм;V = 10…170 м/мин)