granovskij_rm (831076), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Это объясняется тем, что в условиях резания температура на контактных поверхностях Рис 6.8. Схвнаалрваелвния значений коэффициента трения, износа и иэносестайкости инструнвнтальных материалов лезвий инструментов практически всегда выше, чем на пятне трения индентора. Не давая сопоставимой количественной опенки, моделирование в условиях сухого внешнего трения не может полностью заменить исследования стружкообразования и износа инструмента непосредственно при резании.
СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ КОНТРТЕЛА. Акад. В. Д. Кузнецов обнаружил, что под действием индентора, прижатого с силой Р к поверхности контртела, например из стали 45, и скользяшеуо по ней со скоростью в, в поверхностном слое стали происходит пластическая деформация. Пластически деформированный слой налипает на контактную поверхность индентора и образует на ией нароет. Было установлено также, что склонность поверхностного слоя к пластической деформации и образованию наростов зависит от скорости относительного скольжения индентора по поверхности контртела. Образующиеся на инденторе наросты в результате наслаивания новых порций пластически деформированного металла растут, достигают некоторых предельных размеров и. периодически отрываясь от индентора, остаются на пилиндрической поверхности контртела в виде сильно деформированных комочков.
71 Экспериментально было установлено, что состояние поверхности контртела после контакта с индентором зависит от скорости скольжения. При небольших скоростях скольжения 1и ж 6 м/мин) поверхность контртела повреждается незначительно. Пластическому деформированию и разрушению подвергаются лишь вершины гребешков шероховатости на поверхности.
С увеличением скорости скольжения пластическая деформациа поверхностного слоя возрастает. При этом зависимость степени повреждения поверхности контртела от скорости скольжения имеет экстремум. Значение критической скорости, при которой деформация будет максимальной, зависит от материала индентора и контртела, а также от силы Р, приложенной к индентору. Например, при скольжении индентора из быстрорежушей стали по контртелу из стали 45 с давлением индентора на контртело р=0,) ГПа наибольшие разрушения поверхностного слон контртела происходят при скорости скольжения е,„= 50 м/мин.
После взаимодействия на поверхности контртела остаются борозды глубиной до 0,25 мм и комки металла, являющиеся частицами наростов, сорванных с поверхности индентора. При увеличении скорости скольжения свыше е,„= 75 м/мин повреждения на поверхности образца из стали 45 начинают уменьшаться. ЧАСТОТА ОБРАЗОВАНИЯ НАРОСТОВ. В качестве относительной количественной меры склонности поверхностного слоя контртела к пластическому деформированию под действием индентора может служить количество наростов, оставшихся на пути скольжения индеитора по цилиндрической поверхности контртела 1рис. б.9).
Расположение кривых показывает, что с увеличением давления индентора скорость, при которой поверхностный слой стали наиболее интенсивно проявляет склонность к пластическому деформированию, уменьшается. Число наростов на одной и той же длине пути скольжения индентора прн этом возрастает. Это говорит о том, что с ростом давления пластическая деформация увеличивается. Чем чаще образуются наросты, тем меньше время образования и продолжительность существования нароста на контактной поверхности индентора. При скоростях скольжения, соответствующих максимальной пластичности поверхности стального контртела и образованию максимального числа наростов, продолжительность образова- л ж н зг и г 6 г торых выполнены взаимодействующие тела (контртело, индентор, режущий инструмент, заготовка).
По мере повышения твердости и уменьшения пластичности уменьшается склонность к проявлению пластической деформации в поверхностных слоях контртела или обрабатываемой заготовки н, следовательно, уменьшается возможность образования наростов как на инденторе, так и на лезвии инструмента При резании твердых малопластичных сталей, а также если толщина срезаемого слоя превышает 0,25 мм, леформированный металл разрушается непосредственно лезвием, свободным от нароста.
Рис. 6.9. Зависимости количества наростов л на однон петра пути скольжения индентора из быстрорежущей стали по поверхности контртела ю стали $0 от скорости сколыкения к,з з-р-тз мпп: г — р-зев мгхп зр=юе мпа; я — р-ззе мпа ния и существования каждого отдельного нароста составляет 0,1...0,2 с. Наблюдения В. Д. Кузнецова, отражающие динамику образования наростов на инденторе в условиях внешнего сухого трения, показывают устойчивую склонность сталей к циклическому изменению своих пластических свойств. При этом существенную роль играют значения скорости скольжения и давления на контактирующих поверхностях. Как в условиях сухого внешнего трения, при резании происходит образование наростов на режущих лезвиях, физическая природа и закономерности развития которых подобны. Образование наростов в процессе резания и сухого внешнего трения не является их специфической особенностью, но представляют собой отражение более общих закономерностей изменения пластичности металлов, проявляющихся под действием системы внешних сил в тонких поверхностных слоях металлов.
Процесс наростообразования в значительной степени связан с физико-механическими свойствами материалов,из ко- ф 6.5. ВНЕШНИЙ ВИД И УСАДКА СТРУЖКИ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯ1ОЩИЕ ВНЕШНИЙ ВИД СТРУЖКИ. В прсдылушем параграфе было показано, что пластические свойства металла проявляются в разной мере в зависимости от давления и скорости скольжения друг по другу поверхностей взаимодействующих материалов. Существенное влияние на протекание пластической деформации стружкообраэования оказывают также химический состав и механические свойства обрабатьзваемого металла, толшина српзаемого слоя, значение переднего угла, определяющего положение передней поверхности.
Эти и другие, менее активно действующие факторы определюот конкретное проявление пластической деформации и внешний вид срезаемой стружки. Весьма важно, что стружкообразование не является стабильным процессом. С изменением конкретных условий резания процесс образования и внешний вид срезаемой стружки существенно изменяются.
Рассмотрим влияние скорости резания и значение переднего угла на внешний внд стружки. На рис. 0.10 и б.1! показаны кадры скоростной киносъемки эоны стружкообраэования во время точения углеродистой стали марки У8А резцом, оснащенным твердым сплавом Т15Кб. Переменными факторами были передний угол и скорость резания. Подача оставалась постоянной 5 = 0,2 мм/об. Если скорость резания невелика и передний угол отрицателен (рис. 6.10,а), то образование стружки ндст неупорядоченно и процесс пластической деформации неустойчив.
Срезанная стружка со- стоит из элементов различной формы и размеров, слабо связанных между собой. Металл стружки неравномерно и сильно пластически деформирован. С увеличением переднего угла (рис. 6.10, б) образование стружки становится более упорядоченным и наблюдается некоторое Рис. 6ЛО. Влияние переднего угла на характер стружкообрадоеании при палых скоростах резания (г 4,5 н/ннн): е-т — У',б — т 10~;а-т збх 73 Рнс. 6.11. Влияние переднего угла на характер стружкообрдбовании при средних скоростях ребанки (к~23 н/ннн): а-т — Ь~; б-у 16; е-у тб (6.1) ~! 11/12 (гя ~ 1" и повышение устойчивости процесса стружкообр аз онаиия.
Однако на срезанной стружке все еще имеются местные утолщения и разрушения, образующие неровные, с глубокими впадинами н выступами поверхност»ь При дальнейшем увеличении переднего угла (рис. 6.10, в) образование стружки протекает еще более упорядоченно и устойчиво. Срезанный металл имеет типичный вид стружки скалывания. Отчетливо видны периодически образующиеся элементы и следы плоскостей скалывания. Из сравнения изображений на рис.
6.10 и 6.! 1 следует, что увеличение скорости резания при всех значениях передних углов приводит к более стабильному пластическому деформированию материала срезаемого слоя и устранению различий во внешнем виде стружки. Особенно заметно зто сказывается при резании резцом с отрицательным передним углом у = — 5'. При большей скорости резания на стружке имеются толыю отдельные местные утолщения, связанные с неравномерным движением потока стружки по передней поверхности лезвия.
Можно отметить также наличие заметного нароста на вершине резца (рис. 6.11, и). Достаточно заметно увеличение скорости резания отразилось на равномерности пластического деформироваиия и внешнем виде стружки при резании резцом с положительным передним углом у= 10' (рис. 6.11, 6). Пластическое деформирование уменьшилось и упорядочилось, стружка стала тоньше и по своему строению и виду приблизилась к стружке сливной формы. При данных условиях резания на вершине лезвия может существовать нарост весьма значительных размеров, соизмеримых с толщиной образующейся стружки.
При резании резцом с передним углом у = 25' увеличение скорости резания до 23 м/мин приводит к тому; что типичное элементное строение стружки (стружка скалывания) переходит в типичную спивную стружку (рис. 6.11, в), т. е. в материале срезаемого слоя протекают вполне стабильные пластические деформации. Из изложенного можно сделать вывод, что скорость резания оказывает большее влияние на стабильность пластической деформации металла при стружкообразоваиии, чем значение переднего угла. УСАДКА СТРУЖКИ. Степень пластической деформации металла в процессе стружкообразоввния принято оценивать усадкой стружки, т.
е. сопоставлением продольных н поперечных размеров срезаемого слоя и стружки, образовавшейся после срезания этого слоя Пластическая деформация, как это было рассмотрено в 6 6.1, состоит в непрерывном последовательном перемещении элементарных объемов массы металла в направлении плоскостей сдвига. В результате пластического деформироваиия металла в процессе стружкообразования длина 1х срезанной стружки меньше длины 1, срезанного слоя, а толщина аз и ширина Ь» струхгки, наоборот; болыпе толщины а, и ширины Ь, срезаемого слоя. Таким образом, продольная усадка стружки ~~ —— 1з/1» < 1; поперечная усадка стружки Ь = аз/а» > 1; уширение стружки ~» — — Ьз/Ь» ) 1. Наиболее часто степень пластической деформации металла в стружке принято оценивать к о э ф ф и ц иентом усадки К,— величиной, обратной продольной усадке ~,: Длина 1» стружки обычно измеряется с помощью гибкой нити, прилегающей к гладкой поверхности куска стружки между точками А и Б (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
