2) Усадка стружки

Рис.62. Схема усадки стружки.

Усадка стружки - укорочение и утолщение стружки по срав­нению с длиной и толщиной срезаемого слоя (Рис.62).

Усадка характеризуется коэффициентом усадки К, который может быть: K_L - коэффициент продольной усадки и

K_a - коэффициент поперечной усадки,

·

из равенства объемов материала стружки и срезанного слоя имеем a · b · L = a₁ · b₁ · L₁ , при b = b₁ получаем K = K_L = K_a .

Чем пластичнее металл, тем больше коэффициент усадки стружки.

Для хрупких металлов К = 1, для пластичных К = 4...7.

Усадка стружки зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрии инстру­мента, условий резания и др.

3) Силы резания

Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит под действием внешней силы «R», приложенной со стороны инструмента к обрабатываемой заготовке, в направлении главного движения. При этом работа, затрачиваемая на деформацию и разрушение металла равна:

A = P_z ·V = A_уд + А_пд + А_т ,

где A_уд - работа, затраченная на упругое деформирование,

А_пд - работа, затраченная на пластическое деформирование и разрушение металла,

А_т - работа, затраченная на преодоление сил трения инструмента о заготовку и стружку.

В результате сопротивления металла деформированию возникают реактив- ные силы, действующие на резец: нормального давления и силы трения.

Равнодействующую R от указанных сил можно разложить на состав-ляющие, действующие по трем взаимно перпенди­кулярным направлениям: координатным осям станка (Рис.63).

Такими являются:

Рис. 63. Разложение силы резания на составляющие.

ось x - линия центров станка,

ось y - линия, перпендикулярная к линии центров станка

ось z - линия, перпендикулярная к плоскости (x - y).

R - равнодействующая сил, действующих на резец,

Р_z - вертикальная составля­ющая силы резания,

Р_y - радиальная составля­ющая силы резания,

P_x - осевая составляющая силы резания.

По силе P_z определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости (x - z), изгибающий момент на стержень резца. По силе P_z ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.

По силе Р_y определяют упругое отжатие резца от заготовки и деформацию изгиба заготовки в плоскости x - y.

По силе P_x рассчитывают механизмы подач станка и изгибающий момент, действующий на стержень резца.

Силы P_z, Р_y и P_x определяют по эмпирическим формулам:

P = C_P • t^xp • S^yp • V^np • К_p ,

где С_Р - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала,

t, S и V - глубина, подача и скорость резания,

К_P - поправочный коэффициент, учитывающий факторы, отличающиеся от эталонных.

С_P, К_P, x_P, y_P и n_P приведены в справочнике.

4) Наростообразование

Нарост - слой обрабатываемого металла, образующийся на передней поверхности инструмента (Рис.64). Нарост обла­дает прочностью и твердостью гораздо большими, чем у исходного металла.

Рис. 64. Наростообразование при точении.

Нарост играет двоякую роль в процессе резания.

Преимущества нароста:

- увеличивает передний угол (+γ), что приводит к уменьшению силы резания;

- способен сам резать исходный материал;

- удаляет центр давления стружки от режущей кромки, что уменьшает износ режущего инструмента;

• улучшает отвод тепла от инструмента.

Недостатки нароста:

- нарост увеличивает шероховатость обработанной поверхности, периодически срываясь с инструмента и внедряясь в обработанную поверхность;

- частицы нароста, внедрившиеся в обработанную поверхность, вызывают повышенный износ другой детали в соединении и всей пары трения;

- ввиду изменения угла γ изменяется величина силы резания, а это приводит к вибрациям станка и инструмента, что ухудшает качество обработанной поверхности.

Нарост является положительным явлением при черновых операциях и отрицательным при чистовых.

Наростообразование зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, скорости резания, геометрии режущего инструмента и других факторов.