5.4. Типы стружек. Различия в механизме их образования

Процесс отделения поверхностного слоя металла от основной массы заготовки в зависимости от условий резания совершается с образованием элементной (прерывистой) стружки, состоящей из изолированных друг от друга элементов, или сливной (непрерывной) стружки.

Каждый из этих двух видов стружкообразования имеет свои закономерности, отражающие свойства металлов, проявляемые ими в различных условиях пластической деформации.

Образование элементной стружки заключается в том, что резец, внедряющийся в обрабатываемую заготовку под действием силы R, преодолевает сопротивление деформации обрабатываемого материала. По мере проникновения резца в заготовку сопротивление деформации увеличивается, что обусловливает увеличение силы R. Так происходит до того момента, пока в результате прогрессирующей пластической деформации запас пластичности обрабатываемого материала не будет исчерпан, т.е. он не перейдет в хрупкое состояние, после чего возникает трещина, начинающаяся у лезвия инструмента и выходящая на поверхность обрабатываемой заготовки. Получающаяся стружка называется стружкой отрыва.

Рис. 5.13. Схема образования стружки скалывания

В большинстве случаев трещина вдоль поверхности разрыва не появляется, что означает, что среда вблизи поверхности разрыва не пришла в предельное (хрупкое) состояние. В этом случае стадия сжатия срезаемого слоя резцом будет продолжаться лишь до того момента, пока составляющая R_сдв силы R (рис. 5.13) не окажется достаточной, чтобы вызвать скалывание (сдвиг) элемента стружки по плоскости, составляющей угол β₁ с направлением скорости резания. Так образуется стружка скалывания.

Я. Г. Усачевым были обнаружены деформации внутри деформированного элемента срезаемого слоя. Он показал, что направление максимальной вытянутости зерен составляет с направлением скорости резания угол β₂ (β₂ – β₁ = 0…30º), причем за пределами сектора ABC деформации в стружке не имеют определенного направления, изменяясь от направления AC до направления, параллельного передней поверхности инструмента в слоях, непосредственно примыкающих к передней поверхности.

Стружки скалывания образуются при обработке пластичных металлов с небольшой скоростью резания, когда удаляется слой значительной толщины инструментом с большим углом резания.

При обработке хрупких металлов (чугун, твердая бронза) образуется стружка надлома (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Схема образования стружки надлома

Резец, внедрившись в обрабатываемый материал, не сдвигает элемент стружки, а вырывает его. Происходит это за счет того, что срезаемый слой при обработке хрупких материалов почти не деформируется.

Под воздействием инструмента в обрабатываемом материале возникают упругие деформации и напряжения сжатия в направлении движения резца. В перпендикулярном направлении появляются напряжения растяжения, а чугун, как известно, плохо сопротивляется растягивающим напряжениям. Поэтому обычно при резании хрупких материалов сопротивление отрыву в удаляемом слое будет превзойдено раньше, чем его сопротивление сдвигу, что и будет соответствовать образованию элемента стружки надлома. Поверхности разрыва новых элементов получаются неровными и зернистого строения.

Сила резания при образовании элементных стружек не постоянна, она нерегулярно изменяется от минимума до максимума.

Уменьшение толщины среза или увеличение угла инструмента при резании пластичных металлов способствует появлению сливных стружек, процесс образования которых представляет наибольший практический и теоретический интерес.