5.8. Усадка стружки

5.8.1. Коэффициент усадки стружки

Форма и размеры полученной стружки значительно отличаются от формы и размеров срезаемого слоя (рис. 5.23).

Наименьшие изменения касаются ширины стружки по сравнению с шириной среза. Практически b₁ = b; увеличение ширины b является незначительным и неравномерным, оно распространяется лишь на части стружки (по толщине), прилегающие к передней поверхности инструмента. Интенсивность роста ширины b увеличивается с увеличением толщины среза a и с уменьшением γ инструмента.

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

.

Явление уменьшения длины стружки по сравнению с длиной среза И. А. Тиме назвал продольной усадкой стружки, а явление увеличения толщины стружки по сравнению с толщиной среза получило название поперечной усадки стружки.

Рис. 5.23. 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 как b = b₁, то aL=a₁L₁, откуда , т.е.

Коэффициент усадки определяется одним из трех способов:

1. измерением длины пути резания L и длины полученной стружки L₁; L₁ измеряется по наружному контуру стружки;

2. путем измерения L и 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 считают коэффициент усадки

.

5.8.2. Относительный сдвиг и коэффициент усадки стружки

Выделим в элементе срезаемого слоя aAMm до его деформации квадрат 1–2–3–4 со стороной h. После трансформации элемента aAMm в элемент стружки a′AMm′ квадрат 1–2–3–4 трансформируется в параллелограм (рис. 5.24).

а)

б) в)

Рис. 5.24. Схема для определения относительного сдвига (а) и коэффициента усадки стружки (б, в)

Отрезок 2–2' равен участку mm′ = aa′.

Видим, что это есть деформация 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. 5.24 имеем ,

следовательно, при резании .(5.1) ( .1)

Из того же рис. 5.24 выводим коэффициент усадки стружки K_L.

Действительно:

где – коэффициент усадки стружки.

Следовательно,

,                                     (5.2)

откуда

. (5.3)

Из формул (5.1) и (5.3) видим, что относительный сдвиг и коэффициент усадки зависят при γ = const исключительно от угла сдвига β₁, который составляет направление пластических сдвигов в срезаемом слое с вектором скорости резания (рис. 5.25). Подставив значение формулы (5.2) в формулу (5.1) относительного сдвига, получим:

.

Рис. 5.25. Зависимость толщины стружки от угла сдвига

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