Усадка стружки

2020-06-032021-03-09zzyxelСтудИзба

Усадка стружки. Коэффициент усадки.

При превращении срезаемого слоя в стружку размеры стружки по длине, толщине и ширине (рис. 1) отличаются от размеров срезаемого слоя, из которого стружка образовалась.

Рис.1. Размеры срезаемого слоя и стружки

При длине срезаемого слоя L, толщине а и ширине b длина стружки равна L_c, толщина а_c, а ширина b_c, причем L_c < L; а_c > а; b_c > b. Таким образом, по сравнению с размерами срезаемого слоя стружка короче, толще и шире. Степень изменения размеров стружки по сравнению со срезаемым слоем характеризуют тремя коэффициентами изменения формы: коэффициентом усадки или укорочения k_l, коэффициентом утолщения К_а и коэффициентом уширения Кь:

Коэффициенты показывают, во сколько раз размеры стружки по длине, толщине и ширине меньше или больше соответствующих размеров срезаемого слоя.

Так как объем стружки равен объему срезаемого слоя, то Lab = L_ca_cb_c, а поэтому К_L = К_аК_ь - Как указывалось выше, по коэффициенту усадки стружки можно определить величину угла сдвига b. Зависимость (1) получена при предположении, что уширение стружки отсутствует, т. е. что коэффициенты k_l и К_a. равны. С учетом уширения стружки определение угла сдвига или относительного сдвига по формулам (33) и (35) необходимо вести не по коэффициенту усадки стружки k_l, найденному экспериментально по длине стружки, а по расчетному коэффициенту усадки k_l, равному

K_L = K_aK_b (1 - x/2)

Выражение (1 - x/2) можно назвать коэффициентом сплошности стружки. Обозначив его через K_x, и считая, что Кь = 1, получим

k_l = К_аK_x

Так как коэффициент сплошности стружки всегда меньше единицы, то при пилообразной стружке коэффициент k_l меньше коэффициента К_a, а иногда может быть даже меньше единицы. Резание некоторых материалов это подтверждает. Например, при обработке высокопрочных титановых сплавов (например, сплава ВТЗ) с определенными скоростями резания и подачами образуется суставчатая пилообразная стружка. При этом наблюдается явление, названное «отрицательной усадкой» стружки, при нем длина стружки за счет пустот на свободной стороне становится больше длины срезаемого слоя. Коэффициент усадки, найденный по длине стружки, становится меньше единицы, достигая значений 0,75 - 0,9.

В основе вывода формулы (34) лежало положение о сплошности стружки и равенстве в связи с этим коэффициентов k_l и К_а. При ярко выраженной пилообразности сливной стружки или когда образуется суставчатая стружка, расчет угла сдвига, очевидно, нужно вести не по коэффициенту усадки стружки k_l, найденному измерением длины стружки, а по расчетному коэффициенту усадки:

К_L = K_L/K_x

То же самое нужно сказать и об определении относительного сдвига по формуле (33).

Коэффициент усадки стружки можно определить двумя методами: измерением длины стружки и взвешиванием стружки. При использовании первого метода длину стружки ограничивают разделением длины срезаемого слоя на отдельные части. Например, в опытах при точении на болванке делают один или несколько пазов и фиксируют расстояние между ними. При прохождении лезвия инструмента через паз процесс резания прерывается. Стружку собирают и измеряют ее длину по контактной стороне. Если трудно получить непрерывную стружку в пределах достаточно большой длины срезаемого слоя, применяют весовой метод. Так как

K_L = L/L_c = a_cb_c/ab

то площадь а_cb_с поперечного сечения стружки можно определить взвешиванием кусочков стружки длиной L_c = 10 - 20 мм. Если вес стружки в мг обозначить через G, а плотность в г/см³ через r, то

G×= a_cb_cL_cr/10³

Коэффициент усадки стружки

KL = G • 10³/L_crab '

При точении ab = st, а поэтому

KL = G 10³/L_crst

Коэффициент усадки стружки не может служить количественным показателем степени деформированности срезаемого слоя. На рис. 3 изображена связь между коэффициентом усадки и относительным сдвигом при различных передних углах инструмента. Хотя с увеличением коэффициента усадки в пределах его значений, встречающихся при применяемых режимах резания, относительный сдвиг при постоянном переднем угле g возрастает, но при различных передних углах одному и тому же коэффициенту усадки соответствует различная величина относительного сдвига.

Рис.3. Связь между относительным сдвигом e и K_L при различных g

Если для оценки степени деформации срезаемого слоя пользоваться коэффициентом усадки стружки, то при k_l = 1 можно прийти к выводу, что деформация при резании отсутствует, хотя срезаемый слой и превратился в стружку. Это противоречит элементарным законам механики, а из рис. 3 следует, что при K_L = 1 относительный сдвиг не равен нулю, имея тем большую величину, чем меньше передний угол инструмента. Таким образом, коэффициент усадки стружки может являться лишь внешним и только качественным показателем тех деформационных процессов, которые происходят в срезаемом слое.

На коэффициент усадки стружки основное влияние оказывают род и механические свойства материалов обрабытываемой детали, передний угол инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая смазочно-охлаждающая жидкость.

Рис.4. Влияние скорости резания на высоту нароста Н (кривая 3) и K_Lдля не склонных к наростообразованию (1) и склонных (2).

Информация в лекции "Оценка показателей качества хлеба и хлебобулочных изделий" поможет Вам.

При резании пластичных материалов коэффициент усадки больше, чем при резании материалов хрупких. Например, K_L при резании углеродистых сталей колеблется в пределах 2 - 6, а при резании чугуна в пределах 1,5 - 2,5. Чем прочнее и тверже материал обрабатываемой детали, тем меньше коэффициент усадки. Принципиальное влияние скорости резания на коэффициент усадки стружки представлено на рис. 4. Кривая 1 соответствует резанию материалов, не склонных к наростообразованию. В этом случае по мере увеличения скорости резания коэффициент усадки стружки вначале быстро, а затем более медленно уменьшается. Указанное влияние скорости резания на k_l объясняется уменьшением коэффициента трения между стружкой и передней поверхностью при увеличении температуры на передней поверхности вследствие возрастания скорости резания.

При резании материалов, склонных к наростообразованию (кривая 2), скорость резания на k_l влияет не монотонно. Вначале при увеличении скорости резания коэффициент усадки уменьшается, достигает минимальной величины при определенном значении скорости v₂, а затем вновь возрастает. При достижении скоростью резания значения v₃ возрастание коэффициента k_l прекращается и при скоростях резания v > v₃ кривая 2 ведет себя так же, как и кривая 1. Уменьшение коэффициента k_l при увеличении скорости резания от v₁ до v₂ и его дальнейшее увеличение при возрастании от v₂ до v₃ связано с действием на процесс стружкообразования нароста. Кривой 3 на рисунке показано изменение высоты нароста в интервале скоростей резания от v₁ до v₂ Возрастание скорости резания от v₁ до v₂ сопровождается увеличением переднего угла инструмента, вследствие чего степень деформации срезаемого слоя уменьшается. При скорости резания v₂ фактический передний угол имеет максимальную величину и коэффициент k_l достигает минимума. При возрастании скорости резания от v₂ до v₃ высота нароста уменьшается так же, как и величина фактического переднего угла, стремящегося к величине переднего угла заточки. Это вызывает увеличение коэффициента усадки стружки. При скоростях резания v > v₃ нарост отсутствует и скорость резания влияет на коэффициент k_l только через изменение коэффициента трения.

Влияние переднего угла на коэффициент k_l представлено на рис. 4. По мере увеличения угла g коэффициент усадки стружки уменьшается, а горбы на кривых k_l = f(v) сглаживаются. Кроме того, чем больше величина переднего угла, тем при большем значении скорости резания кривая k_l достигает вторичного максимума. Последнее вполне естественно, так как при увеличении переднего угла исчезновение нароста происходит при больших скоростях резания. При углах g > 30° скорость резания практически не влияет на коэффициент усадки стружки.

На рис. 5 представлено влияние на коэффициент усадки стружки толщины срезаемого слоя. Кривые k_l = f(v) имеют горбообразный вид, причем для меньших толщин срезаемого слоя вершины горбов сдвинуты в область более высоких скоростей резания. Из рисунка видно, что при постоянном переднем угле инструмента максимальные значения коэффициента усадки стружки не зависят от толщины срезаемого слоя, но k_l достигает максимальной величины при различных скоростях резания.

Если зависимость k_l = f(a) изобразить не в координатах k_l - v, а в координатах k_l - q, в которых температура резания 6 соответствует изменяющейся скорости резания, то кривые k_l совмещаются в одну кривую (рис. 6). Из рисунка видно, что на кривой k_l = f₁ (q) независимо от толщины срезаемого слоя и скорости резания впадина и вершина соответствуют температурам 300 и 600°С, при которых нарост получает свое наибольшее развитие и исчезает. На рис. 7 представлена зависимость коэффициента усадки стружки от толщины срезаемого слоя при постоянной температуре на передней поверхности и переменной скорости резания, изменяющейся для g = -1° от 23 м/мин при а = 0,51 мм до 120 м/мин при а = 0,04 мм. И здесь при постоянной температуре на передней поверхности коэффициент k_l не зависит от толщины срезаемого слоя, возрастая только при уменьшении переднего угла инструмента. Изложенные экспериментальные факты позволили А. М. Розенбергу сделать заключение о преобладающем влиянии на коэффициент усадки стружки при постоянном переднем угле инструмента не толщины срезаемого слоя и скорости резания, а температуры на передней поверхности.

Смазочно-охлаждающие жидкости, снижающие величину - коэффициента трения, уменьшают коэффициент усадки стружки, причем эффект от влияния жидкости тем сильнее, чем меньше толщина срезаемого слоя и скорость резания.

Поделитесь ссылкой: