Види стружок і їхня усадка

 

При різанні металів з різними фізико-механічними властивостями утворюються три види стружок: зливна, сколювання й надлому (рис. 2.12, а - в).

Зливна стружка утворюється при різанні пластичних металів і сплавів і являє собою суцільну стрічку із гладкою внутрішньою стороною. Із зовнішньої сторони зливна стружка має слабко виражені пилкоподібні зазубрини.

Стружка сколювання утворюється при обробці металів середньої твердості. Вона має гладку внутрішню сторону, а на зовнішній стороні - яскраво виражені зазубрини. Вона ніби складається з окремих елементів, з'єднаних між собою в стрічку.

Стружка надламу утворюється при обробці крихких металів і складається з окремих елементів, які не пов’язані між собою. Із внутрішньої сторони вона шорстка.

Вид стружки залежить від фізико-механічних властивостей оброблюваного металу, режиму різання, геометрії різального інструменту, мастильно-охолоджувальних речовин, які застосовуються у процесі різання. Вид стружки, що утворюється, впливає на швидкість спрацювання різального інструменту, шорсткість обробленої поверхні, сили різання, конструкцію інструмента (розміри стружкових канавок). Вид стружки (надламу) спрощує або ускладнює (зливна стружка) її відвід із зони різання й транспортування.

 

 

Рис. 2.12. Види стружок:

а — зливна; б — сколювання; в — надламу

 

З точки зору зручності видалення стружки із зони різання і її транспортування, а також запобігання обробленої поверхні від царапання її стружкою, що утворюється, доцільна обробка різанням в умовах утворення стружки надламу. Для одержання стружки надламу (елементної) на різальному інструменті виконують пристрої для завивання стружки а також пристрої для ламання стружки, застосовують переривчастий процес різання, змінюють геометрію різального інструменту й режим різання, а при виготовленні деталей на автоматах часто використовують спеціальні автоматні сталі.

Змінюючи фактори, що впливають на характер утворюваної стружки можна при різанні того самого металу одержати різні види стружок, тому що пластичність і крихкість є не властивостями речовини, а характеризують її стан.

Стружка сколювання зазнає найбільші деформації і на її утворення витрачається більша робота у порівняння з роботою, що витрачається при утворенні зливної стружки й стружки надламу.

Стружка, що утворюється в процесі різання, піддається значній пластичній деформації, одним із проявів якої є її усадка. Усадка полягає в тому, що довжина стружки менше довжини обробленої поверхні, а товщина - більше товщини зрізаного із заготовки шару металу. Ширина стружки практично не змінюється.

Укорочення і потовщення стружки у порівнянні з довжиною та товщиною зрізаного шару називають усадкою стружки, яка характеризується коефіцієнтом усадки К.

Чим пластичніший метал, тим більший коефіцієнт усадки стружки. Для крихких металів К близький до одиниці, для пластичних металів К = 5 – 7. Усадка стружки залежить від фізико-механічних властивостей оброблюваного металу, режиму різання, геометрії інструмента, умов різання і т.д.

 

Сили різання

 

Для того, щоб піддати деформації і зрізати із заготовки шар металу, необхідно затратити певну роботу, що складається із трьох доданків:

, Дж (2.6)

де — загальна кількість витраченої роботи;

— робота, витрачена на пружне деформування металу;

— робота, витрачена на пластичне деформування металу;

— робота, витрачена на подолання сил тертя задніх поверхонь інструменту об поверхню заготовки і стружки об передню поверхню інструменту.

У результаті зрізання шару металу виникають сили нормального тиску й сили тертя, що діють на різець. Сили, що діють на різець, приводять до сил пружного й пластичного деформування металу, які діють нормально до передньої поверхні різця, і силам і , що діють нормально до головної задньої поверхні різця (рис. 2.13, а). Наявність сил і обумовлює виникнення сил тертя:

Т = ( + ), що діє уздовж передньої поверхні різця, і Т' = ( + ), що діє уздовж головної задньої поверхні, де і — коефіцієнти тертя.

Зазначену систему сил приводять до однієї сили — рівнодіючій силі різання (рис. 2.13, б), точка прикладення А якої знаходиться на робочій частині головного ріжучого леза різця. Величина й точка прикладення рівнодіючої сили різання в процесі обробки не залишаються постійними.

Це пояснюється неоднорідністю структури оброблюваного металу, змінною поверхневою твердістю заготовки, різними умовами утворення наросту, мінливістю перерізу шару, який зрізається, зміною геометрії різального інструменту та іншими факторами. Тому для практичних розрахунків використовуютьне рівнодіючу силу різання , а її складові, які діють по трьом взаємно перпендикулярним напрямкам.

Вертикальна складова сили різання діє в площині різання в напрямку головного руху по осі z. Сила визначає динамічне навантаження механізму коробки швидкостей, по ній розраховують міцність державки різця, визначають обертовий момент на шпинделі верстата, ефективну потужність різання і т.д.

Радіальна складова сили різання діє в горизонтальній площині перпендикулярно до обробленої поверхні заготовки по осі y. По силі визначають величину відтискання різця від заготовки та величину прогину заготовки, що обумовлює точність її обробки.

Рис 2.13. Схема діючих сил на токарський різець

 

Осьова складова сили різання діє уздовж осі заготовки, паралельно напрямку подачі по осі х. По силі розраховують механізми коробки подач і фартуха верстата.

Величина й напрямок рівнодіючої сили визначається як діагональ паралелепіпеда, побудованого на складових силах;

, Н (2.7)

Співвідношення між силами не залишається постійним і залежить від геометрії різальної частини різця, режимів різання, зношування різця, фізико-механічних властивостей оброблюваного металу й умов різання.

На практиці визначають лише значення сили , а величини сил і беруть у частинах від .