Есов В.Б. - Курс лекций по механической обработке, страница 2

Стружка состоит из отдельных элементов с четкими следамиплоскостей сдвиговых деформаций. За счет применения разнообразного оборудования(стружколомов), данный вид стружки легко подается измельчению, что приводит куменьшению занимаемого объема, улучшению условий транспортировки ибрикетирования.3) Стружка надломаОбразуется при обработке хрупких материалов (чугун, бронза, сыпучая латунь). Приобработке с передней поверхности режущего инструмента сходят отдельные, несвязанные между собой отдельные элементы стружки. Данный вид стружки занимаетмало объема и легко транспортируется. Но мельчайшие частицы в виде пыли попадают вокружающую среду.

А пыль из окружающей среды попадает на рабочие поверхностистанка, что приводит к повышению износа, а также попадает в органы дыхания человека.Необходимо применять меры, исключающие попадание пылевидной стружки вокружающую среду (система отсоса или смазывания)92. Термодинамические процессы при ОР.Их влияние на точность и качество обработки деталей машин их эксплуатационныесвойства.Поверхностный слой детали:а) строение б) эпюра твердостиНепосредственно к обработанной поверхности примыкает дефектный слой. Величинадефектного слоя может достигать несколько десятков мкм. В объемах дефектного слояпроисходит разрушение зерен и межкристаллитного вещества, обильно концентрируютсямикротрещины.

Поэтому дефектный слой снижает такие эксплуатационные свойства какизносостойкость, коррозионная стойкость, сопротивление усталости, прочностьсцепления покрытий.В настоящее время не созданы технологические методы, которые позволяли быполностью избавиться от дефектного слоя. Однако можно уменьшить его толщину донескольких микрометров отделочными методами обработки, соответственно улучшиввышеперечисленные характеристики.За дефектным слоем залегает поверхностный наклепочный слой, в объемах которогопроисходит изменение структуры, фазового и химического составов материала заготовки,возникают остаточные напряжения, деформационное упрочнение (наклеп) и связанное сним увеличение твердости.10Наклепанный слой характеризуется глубиной наклепанного слояупрочнения UH (приращение твердости на исходную твердость).hНи степеньюUH=ΔH/Hисх 100%Различают остаточные напряжения сжатия и растяжения.

Их возникновение связанос неоднородностью свойств материала заготовки, неоднородностью сил и тепловоговоздействия в процессе резания, а так же с различными неметаллическими включениями вматериале заготовки.Если дефектный слой всегда вреден, то влияние наклепанного слоя и остаточныхнапряжений неоднозначно.Наклеп полезен, так как повышает твердость обработанной детали, прочностьсоединения с натягом, износостойкость, однако наклеп поверхностей, которые впоследующих переходах подвергаются обработке резанием – вреден, так как ухудшаетобрабатываемость материала резанием.Остаточные напряжения сжатия полезны, так как предупреждают развитиемикротрещин, и повышает такие эксплуатационные свойства в металле, какизносостойкость, коррозионная стойкость, сопротивление усталости, контактнаяжесткость.Остаточные напряжения растяжения способствуют развитию микротрещин и снижаютвышеперечисленные эксплуатационные свойства.Материал:Чем меньше твердость и выше пластичность материала заготовке, тем глубжераспространяются пластические деформации при резании, и это сопровождаетсяувеличением глубинные наклепанного слоя hН и степени упрочнения UH.Например,Для малоуглеродистых: UH=200-300%Для высокоуглеродистых: UH=120-150%Чугуны: UH=100-110%Чем тверже и прочнее материал заготовки, тем больше сопротивления резанию ибольше величина остаточных напряжений.Скорость:С увеличением скорости резания до 10 м/с, глубина наклепанного слоя увеличивается,но с дальнейшим увеличением – уменьшается.Остаточные напряжения сжатия образуются при обработке легированных,высокопрочных и других сталей с низкими пластичными свойствами при Vрез=6..10 м/с,а при обработке более пластичных сталей, диапазон смещается до Vрез=9..13 м/с.11Подача:С увеличением подачи увеличивается глубина наклепанного слоя и величинаостаточных напряжений.Глубина резанияГлубина резания мало влияет на наклеп.Геометрия инструмента:Применение инструмента с отрицательным передним углом ведет к возникновениюостаточных напряжения сжатия.

Увеличение заднего угла α от 3-15˚ уменьшениеглавного угла в плане 90-150˚. Уменьшение радиуса скругления режущей кромкиуменьшает толщину наклепанного слоя.123. Нарост.нарост при черновой обработке - полезен.нарост при чистовой обработке - вреден.Обработка пластичных материаловсопровождается образованием нароста.лезвийныминструментом,какправило,Нарост состоит из материала заготовки, имеет небольшой объем и клиновиднуюформу. Твердость нароста превышает твердость заготовки в 2-4 раза.Механизм образования нароста.Когда силы трения между передней поверхностью инструмента и прирезцовой стороныстружки превышает силы внутреннего сцепления, частицы материала заготовкизакрепляются на передней поверхности инструмента.

Нарост – не устойчивоеобразование. Его форма и размеры постоянно меняются. Периодически нарост срываетсяс передней поверхности инструмента и возникает вновь. Это происходит примерно 200раз в секунду.Нарост противоречиво влияетэксплуатационные свойства деталей.напроцессрезания,точность,качествоиПоложительные качества:1.

Высокая твердость и клиновидная форма нароста способствует резанию (увеличиваетфактический передний угол)2. Нарост отодвигает область давления стружки на переднюю поверхность заготовки нарежущий инструмент в более выгодную сторону – к державке.3. Нарост улучшает отвод тепла от режущего инструмента (ниже сила резания, и самнарост «забирает» тепло)4. Защищает от износа переднюю поверхность режущего инструмента.Отрицательные качества:1. Твердые частицы нароста, при его срыве, частично пропадают на обработаннуюповерхность детали, ухудшая шероховатость, и вызывая повышенный износсопрягаемых деталей.2.

Возникновение и срыв нароста меняют вылет резца и возбуждают в технологическойсистеме колебания, это снижает качество обработанной поверхности по параметрамволнистости и шероховатости, ухудшает эксплуатационные свойства детали(меняется размер обработанной детали)С учетом сказанного, нарост полезен при предварительной обработке и вреден приокончательной обработке.13Способы воздействия на нарост.1. Чем меньше твердость и выше пластичность материала заготовки, тем активнейобразуется нарост.2. Наростообразование затруднено при обработке с ударами (прерывистое резание):долбление, строгание, торцевое фрезерование.3. Наибольшая зона наростообразования в диапазоне скоростей: 0,3-0,5 м/с.Практические не образуется при скоростях меньше 0,2 м/с и выше 1 м/с.4.

Образование нароста уменьшается при использовании смазывающих охлаждающихсоставов (СОС) и при тщательной обработке передней поверхности инструмента.144. Вибрации при обработке резанием.В процессе резания, который по своей природе является динамическим, втехнологической системе станок, приспособление, инструмент, деталь (СПИД) возникаютразличные вибрации (колебания от нескольких до десятков мкм и с частотой отнескольких десяток до нескольких десятков тысяч Гц).Вибрации снижают качество обработано поверхности, вызывают более интенсивноеизнашивание режущего инструмента, и как следствие, снижает точность и качествообработки. Так же, вибрации являются источником шума, что утомляет рабочих (снижаетпроизводительность).Различают две разновидности вибраций:самовозбуждающиеся (автоколебания)вынужденныеВынужденные возникают:1) при наличии внешней периодической возмущающей силы (прерывистое резание:фрезерование, строгание, долбление)2) дефекты изготовление и сборки передаточных механизмов станка (зубчатые колеса,ременные передачи)3) неуравновешенность вращающихся масс4) динамическое воздействие соседнего оборудования (удары молота)Наихудшим является случай резонанса, возникающий при совпадении частотывозмущающей силы и собственной частотой колебания системы.Автоколебания возникают при отсутствии внешней возмущающей силы и имеют, вкачестве причины, изменение условий трения на рабочей поверхности изделия,возникновение и срыв нароста, нестабильность физико-механический свойств материаловзаготовки.Основные средства борьбы с вибрацией при резании.1.

Тщательное изготовление и сборка станков.2. Обеспечение необходимых показателей контактной жесткости и демпфирующейспособности стыка.3. Изготовление корпусных деталей станков из материалов, хорошо поглощающихколебаний (чугуны, специальный бетон)4. Использование виброзащитных фундаментов и опор станин станков.5. Обоснованный выбор геометрии режущего инструмента и режимов резания (особеннопри обработке пластичных материалов).15Вместе с тем, при обработке некоторых труднообрабатываемых материалов вибрациисоздают преднамеренно, это так называемое вибрационное резание.Суть вибрационного резания: наложение на режущий инструмент (или реже назаготовку) вибрации в выгодном направлении. Главная цель: предупредить появлениедробления, облегчить удаление стружки и снизить потребляемую эффективную мощностьрезания.

Однако при ВР инструмент изнашивается быстрей. Существуют приборы,анализирующие низкочастотные и высокочастотные вибрации, есть целые направлениявибродиагностики, так же есть исследование сигналов акустики.165. Тепловые явления при резании.Обработка резанием сопровождается образованием теплоты, основными источникамикоторой являются работа пластических деформаций срезаемого слоя (QПД), работа силтрения стружки и заготовки о режущий инструмент (Qтр).

Работами сил упругостидеформации мы пренебрегаем (QУД)QПД+Qтр=Q=600 Pz V (Дж/мин)Выделенная теплота отводится стружкой (qстружка), заготовкой (qзаготовка),инструментом (qинструмент) и излучается в окружающее пространство, нагревая станок(qстанка).Основные источники тепловыделения и распределения теплоты определяетсяуравнением теплового баланса.QПД+Qтр=qстружка+ qзаготовка+ qстанка (окр. среда)+ qинструментНагрев режущего инструмента до температур 800-1000˚С вызывает понижениетвердости режущего инструмента и ухудшение режущих свойств инструмента.

Так женагрев может привести к изменению размеров инструмента, что отрицательно влияет наточность обработки. Нагрев станка, если его конструкция не являетсятермосимметричной, так же является источником погрешности.17qстружка=25-85%qзаготовка=10-50%qинструмент=5-20%qстанка (окр. среда) =5-10%В качестве мер против больших тепловыделений и вредного нагрева технологическихстаночных систем применяют:1. рациональные режимы резания2. красностойкие инструментальные материалы3. станки с термосимметричной конструкцией4.