Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Типы стружек, образующихся при резаниипластичных и хрупких материалов:а – сливная; б – суставчатая; в – элементная; г – надломаСливная стружка образуется при резании пластичных материалов и представляет собой сплошную ленту с гладкой прирезцовойстороной. Суставчатая cтружка, образующаяся при обработкеметаллов средней твердости, представляет собой ленту, на внешней стороне которой присутствуют ярко выраженные зазубрины.Элементная стружка состоит из отдельных элементов приблизительно одинаковой формы, не связанных друг с другом. Стружканадлома образуется при резании хрупких металлов и состоит изотдельных, не связанных между собой элементов различной формы и размеров. При этом поверхность сдвига может располагатьсяниже поверхности резания, в результате чего последняя покрытаследами выломанных из нее клочков стружки.Тип стружки влияет на износ режущего инструмента, шероховатость обработанной поверхности и силу резания.
Чтобы перевести стружку из одного состояния в другое, например, суставчатую95стружку в элементную, в конструкциию режущего инструментавводят стружколомательные устройства, порожки и разделительные канавки. Иногда применяют прерывистый процесс резанияили вибрационное резание металлов.Обработке резанием большинства конструкционных материалов при определенных условиях сопутствует явление, называемоенаростообразованием.
Под наростом понимают клиновидную область материала обрабатываемой заготовки, расположеннуюу лезвия инструмента перед еепередней поверхностью (рис.10.5).Образование нароста объясняется тем, что геометрическая форма инструмента неидеальна для обтекания ее металлом. При некоторых услоРис.
10.5. Схема формированиявиях обработки силы трениянароста из материала срезаемого слоя между передней поверхностьюинструмента и частицами срезаемого слоя становятся больше силвнутреннего сцепления. Поэтому при определенных температурахи давлениях, обусловленных параметрами процесса резания, материал заготовки прочно удерживается силами адгезии на переднейповерхности инструмента.В процессе обработки резанием размеры и форма нароста непрерывно меняются в результате действия сил трения между сходящей стружкой и внешней поверхностью нароста. Экспериментыпоказывают, что частицы нароста постоянно уносятся стружкой,увлекаются обрабатываемой поверхностью заготовки, иногда нарост целиком срывается с передней поверхности инструмента итут же вновь образуется.
Нарост существенно влияет на процессрезания и качество обработанной поверхности заготовки, так какпри его наличии меняются условия стружкообразования.Положительное влияние нароста состоит в том, что при его наличии форма лезвия инструмента изменяется таким образом, чтосила резания уменьшается. При определенных скоростях резаниянарост уменьшает износ режущего инструмента по передней изадней поверхностям. Кроме того, нарост улучшает теплоотвод отрежущего инструмента.Отрицательное влияние нароста состоит в том, что он увеличивает шероховатость обработанной поверхности. При периодичес96ком разрушении вершины нароста на поверхности заготовки образуются надрывы и борозды, а часть нароста внедряется в обработанную поверхность (рис.
10.6). Вследствие нестабильности нароста изменяются размеры обрабатываемой поверхности, котораяполучается волнистой. Нарост изменяет передний угол инструмента и, как следствие, меняется сила резания, что вызывает вибрацию узлов станка и инструмента, а это, в свою очередь, ухудшаеткачество обработанной поверхности.Наростообразование зависит отфизико-механических свойств обрабатываемых заготовок, скоростирезания, геометрических параметров режущего инструмента и других факторов. Наиболее интенсивнонарост образуется при обработкепластичных металлов при скоростях резания 0,3…0,5 м/с.
При скоростях резания до 0,2 м/с и свыше Рис. 10.6. Разрушение вершины1 м/с нарост на режущем инстру- нароста и образование неровноменте практически не образуется.сти на поверхности резанияТаким образом, нарост оказывает благоприятное воздействие при черновой обработке, когдавозникают большие силы резания, срезается толстый слой металлаи выделяется большое количество теплоты.
Однако нарост вреденпри чистовой обработке, например, при протягивании, нарезаниирезьбы, развертывании, так как приводит к снижению качестваобрабатываемой поверхности.10.3. Качество обработанной поверхностиКачество обработанной поверхности определяется ее шероховатостью и состоянием материала поверхностного слоя. Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей с относительно малыми шагами.
Состояние материала поверхностногослоя характеризуется его упрочнением (наклепом), микроструктурой, величиной и знаком остаточных напряжений и глубиной ихзалегания.На высоту неровностей влияют геометрические параметрырежущего инструмента, режим резания, механические свойстваобрабатываемого и инструментального материалов, а также условия трения на контактных поверхностях инструмента.
При97уменьшении подачи (толщины срезаемого слоя) высота неровностей уменьшается. Глубина резания (ширина срезаемого слоя) неоказывает значительного влияния на шероховатость поверхности.Влияние скорости резания на высоту неровностей проявляетсяпо-разному, в зависимости от того, склонен или нет обрабатываемый материал к наростообразованию.
Если материал не склонен к наростообразованию, то по мере увеличения скорости резания высота неровностей непрерывно уменьшается. Это связано суменьшением объема пластической деформации и коэффициентатрения. При образовании нароста шероховатость находится впрямой зависимости от высоты нароста. Поэтому для получениянизкой шероховатости поверхности необходимо проводить обработку со скоростями резания, соответствующими минимальнойвысоте нароста.Использование смазочно-охлаждающих технологических средпозволяет в большинстве случаев уменьшить высоту неровностей.При этом по мере увеличения скорости резания действие смазочно-охлаждающей жидкости ослабевает.
Это связано как с уменьшением времени физико-химического воздействия жидкости, так ис затруднением проникновения ее на переднюю поверхность инструмента.Физико-механические свойства поверхностного слоя во многом определяют эксплуатационные свойства деталей машин. Важнейшими показателями состояния поверхностного слоя являютсявеличина, знак и глубина залегания остаточных напряжений, степень наклепа и толщина упрочненного слоя.Остаточные напряжения, возникающие в поверхностном слое,и его наклеп являются следствием воздействия, создаваемого силами резания и нагрева материала обрабатываемой заготовки, вызывающего структурные превращения.
При резании лезвийныминструментом (точении, фрезеровании, сверлении и т. п.) остаточные напряжения образуются главным образом под действием силового контакта, а температура имеет вторичное значение. Привысокотемпературном режиме (шлифовании) остаточные напряжения образуются вследствие высокой температуры поверхностного слоя и всегда являются растягивающими.Наличие в поверхностном слое растягивающих напряженийзначительно ухудшает усталостную прочность детали.
В том случае, когда остаточные напряжения превосходят предел прочностиматериала обрабатываемой заготовки, образуются поверхностныетрещины. Величина и глубина залегания остаточных напряжений98зависят от скорости резания, подачи (толщины срезаемого слоя),геометрических параметров инструмента и степени его износа.В зависимости от физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки и режима резания глубина наклепанногослоя составляет от нескольких миллиметров при черновой обработке до сотых и тысячных долей миллиметра при чистовой. Неравномерная релаксация остаточных напряжений искажает геометрическую форму обработанных поверхностей, снижает точность их взаимного расположения и размеров.Следовательно, окончательную обработку поверхностей заготовок следует вести таким образом, чтобы остаточные напряженияотсутствовали или были минимальными. Для получения в поверхностном слое напряжений сжатия можно рекомендовать обработкуповерхностным пластическим деформированием.Вопросы для самоконтроля1.
Какие виды механической обработки резанием реализуютпри изготовлении деталей машин? Укажите технологические особенности процессов механической обработки резанием.2. Назовите движения резания, обеспечивающие срезание с заготовки слоя металла. Какое движение называют установочным?3. Сформулируйте физические основы стружкообразованияпри резании. Какие факторы влияют на тип стружки?4. Объясните механизм наростообразования на режущей кромке инструмента и влияние нароста на качество обрабатываемойповерхности заготовки.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
