Типы образующихся стружек.
В зависимости от условий обработки стружка может быть различных типов : а) сливная стружка; б) стружка скалывания; в) стружка надлома.
ь)
Рис.15. Виды стружки.
Сливная стружка образуется при резании пластичных металлов и представляет собой ленту с гладкой прирезцовой стороной. На внешней стороне ее видны слабые пилообразные зазубрины.
Стружка скалывания (суставчатая), образуется при резании металлов средней твердости, представляет собой лепту с гладкой прирезцовой стороной, на
внешней стороне ярко выраженные зазубрины, а на боковой поверхности отчетливо видны плоскости скалывания между отдельными элементами. Элементы этой стружки имеют менее прочную связь, поэтому стружка после образования нескольких завитков обычно обламывается под действием собственного веса.
Стружка надлома (элементная) образуется при резании хрупких металлов и неметаллических материалов. Связь между отдельными элементами практически отсутствует.
Вид образующейся стружки зависит от физико-механических свойств металла обрабатываемой заготовки, режима резания, геометрических параметров режущего инструмента, применяемых в процессе резания СОЖ.
Тепловые явления при резании.
Одним из физических процессов, сопровождающих стружкообразование и разрушение материала при резании, является тепловыделение. Практически вся механическая работа, затрагиваемая на срезание припуска с заготовки, превращается в тепло. Теплота генерируется в результате упругопластического деформирования материала заготовки в зоне стружкообразования, трения стружки о переднюю поверхность лезвия инструмента, трения задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность заготовки.
В зависимости от технологического метода и условий обработки стружкой отводится 25 — 85 % всей выделившейся теплоты, в заготовку уходит 10 -15 %, в инструмент 2 - 8 % и около 1 % в окружающую среду.
Теплообразование отрицательно влияет на процесс резания. Нагрев режущего лезвия может доходить до 800 - 1000 ° С. Это вызывает структурные изменения в металле, снижается твердость инструмента и, соответственно, теряются режущие свойства.
Сила резания.
В процессе резания на лезвие инструмента действуют силы сопротивления перемещению его по траектории относительного рабочего движения. Результирующая этих сил называется силой резания.
Взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом осуществляется через контактные площади, расположенные на задней поверхностях режущего лезвия. Обрабатываемый материал, оказывая сопротивление рабочему движению инструмента, воздействует на контактные площадки неравномерно распределенной нагрузкой. Закон распределения давления по передней и задней поверхностям выглядит следующим образом.
Рис.16. Распределение давления на передней и задней поверхности.
На передней поверхности наибольшее давление Рmaх действует вблизи главной режущей кромки (точка 1). По мере удаления от нее давления Р убывает, и в точке 2, в которой прекращается контакт сбегающей стружки с лезвием, давление равно 0. Ширина 1-2 контактной площадки при образовании хрупких материалов, например чугуна, равна или немного больше толщины срезаемого слоя. При обработке пластичных материалов ширина контактной площадки в 1,5 ... 3 раза больше толщины срезаемого слоя. На заднюю поверхность лезвия также действует неравномерно распределенная нагрузка на Р'.
Для решения практических задач, распределенную нагрузку на лезвие заменяют эквивалентной по значению и направлению действия результирующей силой резания Р. Для удобства расчетов результирующую силу Р раскладывают на составляющие. Для этого вводят систему координат. Ось X располагается горизонтально и параллельна оси вращения обрабатываемой заготовки; ось Z вертикальна и направлена вниз. Вектор равнодействующей силы Р может быть проецирован на оси X , Y , Z. Проекция силы Р на ось X называется осевой составляющей силы резанья.
Рис.17. Силы, действующие на резец.
Осевая составляющая Рос равна сопротивлению обрабатываемого материала врезанию резца в направлении подачи S и действующих в этом направлении сил трения. Значение осевой составляющей Рос необходимо знать при расчетах на прочность опор и механизма подач станка. Проекция силы Р на ось Y называется радиальной составляющей Р силы резания.
Она изгибает обрабатываемую заготовку в горизонтальной плоскости, что может служить причиной снижения точности обработки длинных заготовок, а также вызывает нежелательные вибрации.
Проекция силы Р на ось Z называется вертикальной или главной составляющей Р силы резания. Если точка приложения равнодействующей линии на высоте оси вращения заготовки, то направления вертикальной составляющей Р и вектора окружной скорости заготовки совпадают. Вертикальная составляющая силы резания Р равна суммарному действию сил сопротивления металла срезаемого слоя пластической деформации стружкообразования, разрушения, связанного с образованием новых поверхностей, изгиба стружки и сил трения, действующих в направлении оси Z.