ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические основы процесса резания металлов из "Технология материалов обработка конструкционных материалов резанием Издание 3 " По классификации проф. И. А. Тиме в процессе резания различных материалов могут образовываться следующие основные виды стружек сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома (рис. 26). [c.35] Образование стружки скалывания происходит следующим образом (рис. 27). Резец под действием силы Р внедряется в металл и сжимает его, вызывая в нем упруго-пластические деформации. В срезаемом слое металла впереди резца возникают скалывающие напряжения. Когда эти напряжения превысят прочность металла, произойдет скалывание первого элемента стружки по плоскости скалывания АВ. При дальнейшем продвижении резца происходит образование следующих элементов стружки (обозначены номерами /, 2, 3. ..) аналогично предыдущим. Направление плоскости скалывания АВ составляет с направлением движения резца угол который называется углом скалывания. Этот угол несколько изменяется с изменением условий резания и главным образом с изменением угла резания 6. [c.36] В сливных стружках разделение элементов по плоскости скалывания не происходит. В этом случае угол правильнее называть углом сдвигов (смещений). [c.36] ИЗНОС режущего инструмента н другие явления, происходящие при резании металлов. Поэтому изучение процесса образования стружки и познание закономерностей явлений, которые сопровождают этот процесс, имеют первостепенное значение и являются одной из важных задач науки о резании металлов. Огромньте успехи, достигнутые в области совершенствования процесса резання металлов (скоростное резание, резание на увеличенных подачах и др.), а также разработка наиболее рациональных конструкций режущего инструмента стали возможными только в результате глубокого изучения процесса стружко-образования. [c.37] Наклеп металла. В процессе резания пластическая деформация происходит не только в срезаемом слое, но и в поверхностном слое основной массы металла. Пластическое деформирование вызывает изменение физических свойств металла повышает его твердость, снижает относительное удлинение и ударную вязкость. Зона упрочнения при резании показана на рис. 28. Наибольшее упрочнение получает металл стружки. Твердость стружки может стать выше твердости обрабатываемого материала в 1,5— 4 раза. [c.37] Существуют зависимости глубины наклепа к и длины зоны наклепа I перед резцом от толщины среза а. Глубина наклепа (упрочнения) уменьшается при увеличении скорости резания и возрастает с увеличением угла резания 6. В зависимости от конкретных условий глубина упрочненного слоя обработанной детали может изменяться от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Микротвердость обработанной поверхности выше микротвердости сердцевины детали примерно в 1,5—2,5 раза. [c.37] Степень упрочнения и глубина наклепанного слоя детали зависят также от начальных свойств обрабатываемого материала, геометрии и остроты режущего инструмента, режима резания, применения смазочно-охлаждающей жидкости. Пластичные металлы более склонны к упрочнению, чем менее пластичные. Увеличение подача и глубины резання увеличивает наклеп. Увеличение скорости резания и применение смазочно-охлаждающих жидкостей способствуют уменьшению наклепа. [c.37] Усадка стружки. В результате пластической деформации обрабатываемого материала в зоне резания длина стружки 1 получается меньше длины пути пройденного резцом по поверхности резания (рнс. 29). [c.38] Обычно считают, что продольная усадка К/, стружки равна ее поперечной усадке Ка- Это может быть справедливо только в том случае, если усадки по ширине стружки нет и ширина стружки равна ширине срезаемого слоя Ь. [c.38] Усадка стружки зависит от режимов резания, геометрических параметров инструмента и физико-механических свойств обрабатываемого материала. С увеличением переднего угла у (или уменьшением угла резания 6) усадка стружки уменьшается, что объясняется уменьшением деформации при срезании стружки. С увеличением скорости резания усадка стружки сначала уменьшается, достигает минимума, затем возрастает, проходит через максимум и при дальнейшем повышении скорости резания вновь уменьшается. Такой характер изменения кривой усадки в зависимости от скорости резания связан с изменением коэффициента трения между передней поверхностью резца и сходящей стружкой. [c.38] С увеличением толщины среза (подачи) при сохранении неизменными всех других условий усадка стружки уменьшается. Изменение ширины среза (глубины резания) незначительно влияет на усадку стружки. При обработке более пластичных материалов усадка стружки возрастает. Усадку можно рассматривать как интегральное выражение степени пластических деформаций при резании металлов. [c.38] При наличия нароста измеияется форма передней поверхности резца, уменьшается угол резания (б б), изменяется характер распределения давления на передней поверхности резца. Кроме того, при наличии нароста уменьшается нагрев рабочих поверхностей инструмента и предохраняется от износа его задняя поверхность. Наростообразование не является стабильным процессом. Постепенно формируясь, нарост достигает максимального значения и, разрушаясь, может быть унесен со стружкой или вдавлен в обработанную поверхность. Нестабильность нароста по высоте ведет к образованию неровностей на обработанной поверхности. Таким образом, наличие нароста приводит к существенному снижению класса чистоты обработанной поверхности. При черновой обработке, когда шероховатость поверхности обрабатываемой детали не имеет значения, нарост обычно оказывает положительное влияние на процесс резания, но при чистовой обработке нарост нежелателен. [c.39] С изменением скорости резания изменяются и размеры нароста. При малых скоростях(2—5 м/мин)нарост не образуется. В интервале скоростей резания от 10 до 20 м/мин (для стали) нарост значителен. Эта зона скоростей является самой неблагоприятной в отношении получения высокого класса чистоты поверхности. При скоростях резания свыше 20 м/мин высота нароста уменьшается по мере дальнейшего увеличения скорости резания. Это объясняется тем, что температура в зоне резания возрастает, и надрезцовый слой сходящей стружки размягчается, что приводит к уменьшению коэффициента трения и ухудшению условий для удержания нароста на передней поверхности. [c.39] На основании изложенного основную деформацию в процессе резания пластичных материалов — деформацию сдвига — люжно выразить через обобщенную (приведенную) деформацию растяжения. Данное положение является весьма важным, так как оно дает возможность определить численные значения величин напряжений, имеющих место в процессе резания пластичных материалов, по действительной диаграмме растяжения материалов. Процесс резания связан с местным сжатием материала резцом. Поэтому в общем случае деформацию сдвига надо связывать с деформацией сжатия. Однако у пластичных материалов (стали, латуни) действительные диаграммы сжатия (при соблюдении некоторых условий единства опытов) и растяжения практически совпадают. Поэтому для расчетов вместо диаграммы сжатия для пластичных материалов можно пользоваться диаграммой растяжения. [c.41] При резании сталей величина е в большинстве случаев больше 120—125 о, т. е. для данных условий напряжение о практически является уже постоянной величиной. [c.42] Лтр — работа, затрачиваемая на трение стружки. [c.43] При обработке пластичных материалов А я А + Л р. Работа, затрачиваемая на пластические деформации, составляет около 80% всей работы резания, а работа трения — примерно 20% работы резания. [c.43] Образующееся тепло распределяется между стружкой (50—86%), резцом (40—10%) и обрабатываемой деталью (9—3%)). Около 1 о тепла рассеивается в окружающей среде вследствие излучения. Тепло, выделяющееся в зоне резания, оказывает большое влияние на значение коэффициента трения, который, в свою очередь, влияет на силу трения, точность обработки, наростообразование, износ инструмента и другие факторы. [c.43] На величину температуры в зоне резания оказывают влияние следующие факторы физико-механические свойства обрабатывае-люго материала, режим резания (скорость резания, подача и глубина резания), геометрические параметры инструмента и применение смазочно-охлаждающей жидкости. При обработке стали выделяется больше тепла, чем при обработке чугуна. Чем выше предел прочности Ов и твердость обрабатываемого материала, тем больше выделяется тепла. Большое влияние оказывают также теплопроводность и теплоемкость обрабатываемого материала. Чем выше теплопроводность обрабатываемого материала, тем интенсивнее отвод тепла в стружку и обрабатываемую деталь, а следовательно, тем меньше нагревается резец. От теплоемкости обрабатываемого материала зависит количество тепла, воспринимаемое стружкой и заготовкой. [c.43] Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания. С увеличением подачи телтература в зоне резания повышается, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания. Еш,е меньшее влияние на температуру оказывает глубина резания. Это объясняется тем, что с увеличением подачи и особенно глубины резания возрастает поверхность контактирования обрабатываемой детали с инструментом, что улучшает условия теплоотвода от наиболее нагретых участков рабочей части инструмента. [c.44] Вернуться к основной статье