lectures_resanie (533317), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

По мере перемещения резца длина площадки смятия см увеличивается и на обрабатываемый материал, на его элементарный объем – элемент будущей стружки, действует все большая возрастающая сила. Увеличение этой силы идет до тех пор, пока не произойдет скалывание элемента по плоскости 1–1 под углом . Эта плоскость называется плоскостью скалывания, а угол – углом скалывания.Со стороны резца на элемент стружки действует сила Рсм:,где– предел прочности обрабатываемого материала на смятие,b – ширина среза,lсм – длина площадки смятия.Элемент удерживается силой Рск:,,где– предел прочности обрабатываемого материала на сдвиг (скалывание),а – толщина среза.Рис.4.4.Схема образования стружек скалывания.Для скалывания элемента необходимо, чтобы:,,.Отсюда видно, что размеры скалываемых элементов зависят от физикомеханических свойств обрабатываемого материала, толщины среза, величиныпереднего угла и угла скалывания, величина которого сильно зависит от свойстввнешней среды, в которой осуществляется резание.Периодический характер образования стружки вызывает колебания силы резания, что делает процесс резания динамически неустойчивым.Признаком стружек скалывания является наличие различимых на глаз крупных элементов.

Скалывание элементов не приводит к разрушению металла,стружка представляет собой прочное тело из крепко соединенных друг с другомэлементов.Сливная стружка представляет собой сплошную ленту, в которой отдельныеее элементы не вооруженным глазом трудно различимы и не просматриваются.В отличие от процесса образования стружек скалывания, в сливных стружкахдеформация смятия происходит одновременно со сдвигом элементов. Как только произойдет его сдвиг, на плоскости сдвига металл упрочнится и элемент остановится, прекратит свое движение по плоскости скалывания.

При остановкеон снова сминается движущимся инструментом, площадка смятия у основанияэлемента увеличивается, сила Pсм становится больше Рск и элемент вновь сдвигается. И так происходит в течение всего времени образования стружки. Процессобразования стружки здесь не заканчивается в зоне сдвига. При образованиисливных стружек процесс формирования их продолжается в течение всего времени движения по передней поверхности режущего инструмента.При резании хрупких металлов образуются стружки надлома. Резец, внедряясь в металл, не сдвигает его, а сжимает и вырывает сжатый надломленный элемент. Разрушение идет по поверхности, произвольно охватывающей напряженную зону, поэтому обработанная поверхность получается неровной.4.2.

Усадка стружкиВ связи с тем, что при механической обработке весь срезаемый слой припуска подвергается пластической деформации, форма и размеры срезаемого слояизменяются. Ширина среза остается неизменной, а толщина стружки увеличивается по сравнению с толщиной среза. Поскольку объем стружки равен объемусрезанного слоя, ширина стружки равна ширине среза, а толщина стружкибольше толщины среза, естественно, должно произойти уменьшение длиныстружки по сравнению с длиной срезанного слоя.

Это явление уменьшения длины стружки по сравнению с длиной поверхности, по которой она срезана, называется усадкой.Количественно усадка оценивается коэффициентом усадки стружки, который отражает величину пластической деформации, имевшей место при резании.Поэтому при исследовании влияния какого-либо фактора на процесс резаниячасто прибегают к оценке этого влияния по изменению величины коэффициентаусадки стружки.Рис.

4.5. Усадка стружки.Явление усадки стружки поясняется схемой на рис.4.5. На схеме показаноуменьшение длинны стружки lстр по сравнению с длинной среза lo. Ширинастружки не изменяется, лишь на прирезцовой ее стороне имеет место уширениетонкого прирезцового слоя. Этим уширением можно пренебречь, поскольку ононе распространяется на всю толщину стружки. Уменьшение длины стружки называется продольной усадкой, увеличение толщины стружки – поперечнойусадкой.

Соответственно и коэффициенты усадки называются коэффициентамипродольной и поперечной усадки стружки. Количественно эти коэффициентыравны между собой.Поскольку объем стружки равен объему срезаемого слоя, можно записать,что:поэтому:а0. в0. l0 = астр. встр. lстр,в0 = встр,ао. l0 = астр. lстр,,ноесть коэффициент продольной усадки— коэффициент поперечной усадки,а.Следовательно:Кl = Ка = К.Величина коэффициента усадки стружки зависит от свойств обрабатываемого материала, геометрии режущего лезвия инструмента, свойств внешней среды,в которой осуществляется резание, и других факторов. Из элементов режима резания менее всего на усадку, величину коэффициента усадки, влияет глубинарезания, сильнее – подача и наиболее сильно скорость резания: с увеличениемскорости усадка уменьшается. При резании углеродистых сталей коэффициентусадки стружки находится в пределах 2 – 3.

При резании трудно обрабатываемых материалов, таких как жаропрочные и титановые сплавы, коррозионостойкие стали и другие, иногда наблюдается «отрицательная» усадка, при которойтолщина стружки меньше толщины срезаемого слоя. Пример такой усадки показан на рис.4.6. Здесь видно, что толщина среза а больше средней толщиныстружки.Лекция 5. Образование нароста и состояние материала под поверхностью резания.При резании металлов срезаемый слой в результате пластического деформирования приобретает повышенную физическую активность и, будучи плотноприжатым силами нормального давления к передней поверхности режущего инструмента, схватывается (сваривается) с ней.Схватыванию обрабатываемого материала с материалом инструмента способствуют высокая температура в зоне резания и то обстоятельство, что при резании в контакт вступают вновь образованные ювенильные физико-химическичистые, свободные от каких-либо пленок поверхности.

Первоначально на поверхности контакта стружки с передней поверхностью происходят точечныеконтакты с образованием налипов на передней поверхности. С течением времени число таких налипов растет и они покрывают площадь контакта сплошнойтонкой пленкой из обрабатываемого материала, которая называется первослоем.Поскольку этот первослой обладает абсолютным сродством с обрабатываемымматериалом, акты схватывания между ними происходят чаще и интенсивнее собразованием более крупных наслоений. Схватывание и наслаивание микрообъемов обрабатываемого металла на переднюю поверхность инструмента приводит к образованию на ней слоя упрочненного микролегированного материала,прочно соединенного с инструментом.

Процессы периодического cхватывания ипоследовательного наслаивания упрочненного материала стружки повторяютсямногократно, в результате на передней поверхности образуется новое довольнокрупное тело, называемое наростом. Из представленной на рис.5.1. фотографиихорошо видно ярко выраженное слоистое строение нароста. Форма нароста зависит от свойств обрабатываемого материала, элементов режима резания и других конкретных условий обработки. Нарост состоит из основания и вершины.Вершина является неустойчивой частью нароста, она, по мере увеличения высоты нароста, разрушается и уносится из зоны стружкообразования, сходящей поней стружкой (как это видно на рис.5.1) или поверхностью резания обрабатываемой заготовки (см.

рис.5.4)Рис.5.1. Строение наростаИз параметров режима резания на интенсивность образования, размеры иформу нароста наиболее сильно влияет скорость резания. На очень малых скоростях резания нарост не удерживается на передней поверхности инструмента,из-за мелко-элементной сыпучей стружки с увеличением скорости интенсивность образования нароста возрастает лишь до какого-то значения скорости, после которого интенсивность его образования и размеры начинают уменьшаться.На рис.5.2. представлены корни стружки, полученные, при точении стали 45с разными скоростями резания.Рис.5.2.

Корни стружки с наростом, полученные при точении, стали 45. Скорость резания: а. — 13, б. — 28 и в. — 55 м/мин.Здесь видно, что скорость резания сильно влияет на размеры и форму нароста. Нарост наибольшей высоты образуется на скорости 13 м/мин. На скорости28 м/мин.

образуется нарост меньшей высоты и другой формы. На сравнительнобольшой скорости резания 55м./мин. нароста уже почти нет. Можно предположить, что на такой скорости температура в зоне резания выше температуры «отдыха» обрабатываемого материала, под влиянием которой материал нароста разупрочняется и не может противостоять истирающему действию обрабатываемого материала.Поскольку нарост образуется из сильно деформированного металла, твердость которого намного больше твердости исходного обрабатываемого, то и нарост в целом имеет высокую твердость, в 2...3 раза превосходящую твердостьобрабатываемого материала. Наличие высокой твердости позволяет наросту успешно противостоять воздействию стружки и выполнять работу самого режущего инструмента. Он служит продолжением инструмента и принимает на себяего функции.

Химический и микроструктурный анализы нароста показали, что всоставе нароста задерживается наиболее сильно упрочняющаяся перлитнаяструктурная составляющая обрабатываемого материала, которая и обеспечиваетвысокую твердость нароста.Нарост на режущем инструменте образуется не всегда, а только в тех случаях, когда условия резания благоприятствуют этому. Необходимыми условиямисуществования нароста являются следующие:1. Обрабатываемый материал должен обладать способностью упрочняться при пластическом деформировании.2.

Температура в зоне резания должна быть ниже той температуры,при которой происходит разупрочнение материала нароста.3. Должна образовываться сливная стружка. При образовании стружекскалывания нарост не удерживается на передней поверхности вследствиепрерывистости процесса резания.4. Коэффициент трения в зоне контакта обрабатываемого материала спередней поверхностью должен быть больше единицы.Если условия для существования нароста вполне подходящие, нарост образуется и существенно влияет на параметры процесса резания и состояние обработанной поверхности (рис. 5.3).

Образование нароста изменяет фактическуюгеометрию инструмента, передний угол увеличивается и становится больше переднего угла, приданного инструменту при его заточке (). Процесс резания происходит легче. Поверхность нароста, обращенная к стружке, становитсяпродолжением передней поверхности инструмента. Изменение фактическогоугла резания вызывает изменение характера процесса образования стружки.Рис. 5.3. Влияние нароста на величину переднего угла, толщину среза и шероховатость поверхности резания.В случае свешивания вершины нароста над задней поверхностью инструмента изменяется фактическая толщина среза. Фактически толщина среза. Сказанное, иллюстрируется, представленной на рис.5.3.

Характеристики

Список файлов лекций