Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Т 5 Фізичні основи різання






Стружкоутворення при різанні

Різання металів є складним фізичним процесом, при якому виникають пружні (оборотні) і пластичні (необоротні) деформації. Цей процес супроводжується тертям, тепловиділенням, наростоутворенням, усадкою стружки, наклепом обробленої поверхні та зношуванням інструменту. Знання фізичної суті різання дозволяє раціонально керувати цим процесом і якістю обробленої поверхні.

Численні інструменти мають різну зовнішню форму, але ріжуча частина у всіх має форму клину і процес утворення стружки однаковий. Тому розглянемо цей процес на прикладі найпростішого ріжучого інструменту – стругального різця. Перші дослідження різання були проведені в Санкт-Петербурзькому політехнічному інституті в 1868 р.

На початку, коли рухомий різець під дією сили Р стикається з металом, в матеріалі виникають пружні деформації. При подальшому русі різець своєю кромкою вдавлюється в метал, спричиняючи його пластичну деформацію. По мірі переміщення різця об'єм пластично деформованого металу зростає і внутрішні напруження досягають значень, що перевищують тимчасовий опір металу. У цей момент весь пластично деформований метал зрушується у вигляді остаточного сформованого елементу стружки далі процеси повторюються. У відмінності від пружної деформації, що охоплює весь об'єм тіла, що деформується, пластична деформація концентрується на поверхні тіла і на деякій відстані Х зникає зовсім. Зі збільшенням швидкості деформації і зниженням пластичності матеріалу величина Х зменшується.

Об'єм металу, що піддається пластичній деформації обмежений з одного боку поверхнею леза, з іншою площиною О-О по якій сколюються елементи стружки. Цю площину називають площиною зсуву. Кут , що визначає положення площини зсуву щодо напряму руху інструменту, називають кутом зсуву (кутом сколювання). Кут І.А.Тіме назвав кутом дії.

Пізніше Усачовим було встановлено, що найбільші деформації зерен виникають не у напрямі площини О-О, а в іншому напрямі, який визначається кутом θ. Шар, що зрізується, піддається додатковій деформації внаслідок тертя стружки об передню поверхню інструменту. В результаті деформації в зоні стружкоутворння формується остаточна структура у вигляді видовжених зерен. Впорядковану орієнтацію деформованих кристалічних зерен називають текстурою, а кут θ – кутом текстури.

Характер деформації залежить від фізико-механічних властивостей оброблюваного металу, геометричних параметрів інструменту, режимів різання. Для сталі середньої твердості кут = 300. Кут θ при обробці крихких матеріалів близький до нуля, а при обробці пластичних матеріалів доходить до 300.

У зоні контакту задніх поверхонь інструменту з обробленою поверхнею також відбувається деформація, в результаті якої утворюється зміцнений поверхневий шар – наклеп. Зниження швидкості різання, зменшення переднього кута γ і заднього α, збільшення товщини шару, що зрізується, призводять до збільшення глибини наклепаного шару.

Судячи з розподілу мікротвердості в зоні стружкоутворення, межа розподілу пластичної деформації може відбуватися не тільки по площині сколювання, але і по деяких криволінійних поверхнях, які знаходяться в зоні стружкоутворення.

Види стружок.

При обробці металів можуть утворитися наступні види стружок: зливна, сколювання і надлому.

Зливна стружка являє собою суцільну стрічку з гладкою блискучою зовнішньою (прирізцевою) стороною. Внутрішня сторона стружки матова, зі слабо вираженими пилоподібними зазубринами. Вона утворюється при різанні пластичних матеріалів з великими швидкостями різання, малою товщиною шару, що зрізується, і великим переднім кутом інструменту.

Стружка сколювання із зовнішньої сторони гладка, а з внутрішньої сторони має яскраво виражені зазубрини – окремі елементи, сполучені в стрічку. Така стружка утворюється при обробці матеріалів середньої твердості, при малих швидкостях різання, з великою товщиною шару, що зрізується, і невеликими передніми кутами.

Стружка надлому утворюється при обробці крихких металів. Під дією сили, прикладеної до інструменту, відбувається надлом і руйнування матеріалу. Утворюються дрібні різноманітних форм і розмірів шматочки, не зв'язані або слабо зв'язані між собою. Оброблена поверхня виходить шорсткою, з зазубринами і виривами.

Змінюючи умови і режим різання, можна одержати різні види стружок. При підвищенні швидкості різання, збільшенні переднього кута інструменту, зменшенні товщини шару, що зрізується, для більшості сталей стружка сколювання перетворюється на зливну. Зливна стружка сходить у вигляді довгих смуг або спіралі. Вона намотується на механізми верстата, на інструменти і оброблювану заготовку. Це ускладнює експлуатацію верстата, може викликати травму і пошкодження обробленої поверхні. Тому застосовують різні способи дробіння стружки. Наприклад: на передній поверхні різців роблять спеціальні канавки, поріжки, встановлюють на різець стружколоми, застосовують вібрацію подачі.

Напрям сходу стружки визначається кутом нахилу головної ріжучої кромки λ.

При λ =0 стружка сходить у напрямі головної січної площини перпендикулярно головній ріжучій кромці.

При λ «+» стружка сходить до обробленої поверхні.

При λ «-» стружка сходить до оброблюваної поверхні.

Усадка стружки. В результаті пластичних деформацій, що виникають при різанні, довжина знятої стружки виявляється менше шляху, пройденого різцем, а товщина стружки ас виходить більше товщини зрізу а. Ширина зрізу b мало відрізняється від ширини стружки bс. Зміна розмірів шару, що зрізається називається усадкою стружки, яка характеризується трьома коефіцієнтами: коефіцієнтом скорочення стружки , коефіцієнтом потовщення стружки і коефіцієнтом збільшення ширини ; малий і тому ним можна знехтувати. Так як об’єм пластично деформованого металу не змінюється, то і при маємо . Коефіцієнти усадки стружки являють собою прості співвідношення лінійних розмірів стружки і шару, що зрізається. В тих випадках, коли довжину стружки виміряти складно, kl визначають за відношенням площин перерізу стружки і шару, що зрізається.

Чим менше усадка стружки, тим менша пластична деформація, більш сприятливі умови стружкоутворення і менші витрати потужності на різання.

На величину усадки стружки впливають механічні властивості оброблюваного матеріалу, геометричні розміри ріжучого інструмента, швидкість різання, подача і охолодження. Розглянемо вплив окремих чинників на усадку стружки.

Оброблюваний матеріал. Коефіцієнт усадки стружки характеризує пластичність оброблюваного матеріалу. Пластичні матеріали деформуються сильніше крихких, тому з підвищенням пластичності усадка збільшується. При значних деформаціях kl досягаю 3 - 6 і більше – для сталі.

Передній кут γ. З його збільшенням усадка зменшується, так як різець з більшим переднім кутом врізається краще в оброблюваний матеріал і менше деформує шар, що знімається.

Кут різання δ. З його збільшенням збільшується усадка, так як передній кут зменшується.

Швидкість різання. Залежність усадки стружки від швидкості різання показано на рисунку. Зменшення усадки зі збільшенням швидкості різання пояснюється зниженням коефіцієнта тертя між стружкою і передньою поверхнею інструменту.

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.