42. Усадка стружки

Пластическая деформация при резании металлов внешне проявляется в том, что толщина стружки а_х становится больше толщины среза а (рис. 3.17). Но так как при этом происходит изменение формы, а объем остается прежним, оказывается, что длина стружки L обычно становится короче пути L₀, пройденного резцом. Явление укорочения стружки по длине и уширения по толщине называют усадкой стружки. Ее величина характеризу­ется коэффициентом усадки

£ = L₀/L = α_1/α>1

Коэффициент усадки является косвенным показателем интенсив­ности пластической деформации при резании металлов.

И. А. Тиме впервые вывел формулу для определения Дей­ствительно, рассматривая один элемент образовавшейся струж­ки (рис. 3.18), коэффициент усадки будет равен:

ξ=l₀/l=sin(90^0-β₁+γ)/sinβ₁=cos(β₁–γ)/sinβ₁

Так, например, при угле скалывания β₁ = 30°, переднем угле γ = 15°

ξ=cos(30⁰–15⁰)/sin30⁰=0.96/0.5≈2

Практически величина коэффициента усадки стружки равна ξ=1,5÷4.

Определим коэффициент усадки стружки при β₁ соответст­вующем минимальному коэффициенту сдвига. Известно, что

[β₁]_min=45⁰+γ/2

Тогда ξ=cos(β₁‒γ)/sinβ₁=cos(45⁰+γ/2‒γ)/sin(45⁰+γ/2)=1

Таким образом, когда относительный сдвиг имеет минимальное значение, т. е. стружка получает наименьшую пластическую де­формацию, коэффициент усадки стружки ξ=1, т. е. усадки не наблюдается. Коэффициент усадки стружки косвенно выражает пластическую деформацию, а количественную характеристику дает коэффициент относительного сдвига.

43. Факторы, влияющие на усадку стружки.

1. Изменение переднего угла γ. При увеличении угла γ коэффициент усадки стружки уменьшается. Это подтверждается рядом исследований, которые показывают, что при увеличении переднего угла уменьшается трение стружки о переднюю поверхность инструмента, что в свою очередь приводит к увеличению угла скалывания β₁ Известно, что чем больше угол β₁, тем меньше коэффициент усадки стружки.

2. По этой же причине применение смазочно- охлаждающей жидкости также приводит к уменьшению усадки стружки.

3. Изменение толщины среза. Чем больше толщина а срезаемого слоя металла, тем меньше коэффициент усадки стружки, что также связано с изменением угла β₁. Например, при α=0,13 мм β₁=26°, при α=2,65 мм β₁ = 36°.

4. Изменение скорости резания. С увеличением скорости резания происходит немонотонное изменение усадки стружки. Зависимость ξ=f (v) с различными значениями угла γ при обработке стали 40Х представлена на рис. ниже. Характер изменения величины ξ при различных значениях скорости резания объясняется изменением размеров нароста. Минимальный коэффициент усадки стружки соответствует наибольшему размеру нароста. Характерные точки, соответствующие максималь­ному значению коэффициента усадки на кривых ξ=f (v), или

5. 

точки перегиба, тем больше сдвигаются в область низких скоростей резания, чем пластичнее обрабатываемый материал и меньше передний угол и толщина среза. Такой вид кривых объясняется тем, что при малых скоростях резания нарост не образуется и передний угол у мал, а, следовательно, коэффициент усадки стружки | велик. С достижением скорости резания примерно 50 м/мин, в пределах которой нарост имеет максимальную величину, увеличивается действительный передний угол γ_д и, следовательно, снижается При скоростях резания 80—100 м/мин нарост отсутствует,поэтому ξ становится максимальным. При дальнейшем увеличении v (более 100 м/мин) в прирезцовой зоне в результате наличия высокой температуры граничный слой металла сильно размягчается и выполняет роль «твердой смазки». В этих условиях коэффициент трения на передней поверхности инструмента сильно снижается, что сопровождается уменьшением коэффициента усадки стружки.