При образовании сливной стружки

Способы устранения нароста при резании

1 Работа на скоростей резания за пределами диапазона скоростей резания наростообразования (как правило в зоне высоких скоростей резания).

2 Снижение шероховатости передней поверхности инструмента за счет ее доводки.

3 Изменение физико-химических свойств поверхностного слоя за счет нанесения тонкопленочных покрытий или микролегирования.

4 Увеличение переднего угла лезвия инструмента (по возможности)

5 Применение СОЖ, снижающих трение не передней поверхности инструмента.

6 Уменьшение пластичности обрабатываемого материала за счет применения специальной термообработки или использования сталей с присадками.

Вывод формулы определения напряжения сдвига

при образовании сливной стружки

Схема образования сливной стружки показана на рисунке 1. Режущий клин инструмента действует на срезаемый слой толщиной а, на контактной площадке шириной с. Сила ^/, с которой инструмент давит на срезаемый слой, получила название силы стружкообразования. Линия ОК разграничивает области сжимающих (слева от ОК) и растягивающих (справа от ОК) напряжений ниже поверхности резания.

Рисунок 1 – Зоны первичной и вторичной деформаций при превращении срезаемого слоя в сливную стружку.

Зона І, обозначенная OABNО и расположенная перед передней поверхностью инструмента, является зоной первичной деформации. Она имеет форму клина с вершиной, совпадающей с вершиной инструмента. Нижняя граница ОА зоны І вогнута и пересекает продолжение поверхности резания. По длине она в 2…4 раза больше выпуклой стороны ОВ зоны І. Обрабатываемая поверхность плавно сопрягается со свободной стороной стружки по линии АВ. Правее линии ОВ находятся зёрна стружки, а левее линии ОА – недеформированные зёрна материала срезаемого слоя. Зерно материала срезаемого слоя, перемещаясь относительно инструмента со скоростью υ, проходит по траектории своего движения (кривая FG) и сильно деформируется. Деформация зерна заканчивается в точке G и оно приобретает скорость υ_с, равную скорости стружки.

Многочисленными исследованиями установлено, что при резании с большими сечениями среза уширение стружки незначительно, поэтому можно считать, что деформированное состояние в зоне стружкообразования является плоским и срезаемый слой в процессе резания претерпевает деформацию сдвига. Линией ОА показана поверхность сдвига (скольжения), на которой сдвигающие напряжения τ равны пределу текучести τ_с материала на сдвиг, то есть . Вся зона OABNО делится на подобные поверхности, на каждой из которых сдвигающие напряжения равны пределу текучести материала, уже получившего упрочнение в процессе предшествующей деформации. Последняя сдвиговая деформация обозначена на рисунке линией ОВ. На ней сдвигающие напряжения τ равны пределу текучести на сдвиг материала, окончательно упрочнённого в результате превращения срезаемого слоя в стружку.

Деформирование срезаемого слоя на этом было бы законченным, если бы отсутствовало трение между контактной поверхностью стружки и поверхностью инструмента. Поскольку трение всегда имеет место, зёрна стружки, находящиеся в непосредственной близости от контактной поверхности стружки, продолжают деформироваться и после выхода из зоны первичной деформации. Так возникает зона ІІ вторичной деформации стружки, ограниченная передней поверхностью инструмента и линией OND. Ширина OD приблизительно равна ½ ширины площадки контакта с, а максимальная её толщина ∆₁ составляет примерно 0,1а_с. Степень деформации зёрен во ІІ зоне может в 20 и более раз превышать среднюю деформацию стружки. Чем меньше силы трения, тем меньше размеры зоны ІІ и деформация в ней зёрен.

При уменьшении а, увеличении γ и применении СОЖ с сильно выраженными смазочными свойствами зона ІІ практически исчезает.

При γ,а и υ, используемых в производственных условиях, протяжённость FG зоны первичной деформации резко сокращается, а её границы ОА и ОВ сдвигаются, приближаясь к линии ОЕ, наклонённой к плоскости резания под углом β₁. Это позволяет считать, что сдвиговые деформации локализуются в тонком слое толщиной ∆_х, а семейство плоскостей скольжения можно заменить единственной плоскостью ОЕ, называемой условной плоскостью сдвига.

Механизм образования сливной стружки

при единственной условной плоскости сдвига

Предположим, что инструмент должен переместиться из положения І в положение ІІ на расстояние ∆ (рисунок 2). При этом точка G срезаемого слоя в виде параллелограмма MNPG, лежащая на поверхности резания, окажется в точке G₁, лежащей на передней поверхности инструмента, а точка Р окажется в точке Р₁, лежащей на свободной стороне стружки.

Рисунок 2 – Схема образования сливной стружки

Таким образом, параллелограмм MNPG, сдвигаясь вдоль основания MN на ∆S, превращается в параллелограмм MNP₁G₁, который принадлежит стружке. При дальнейшем перемещении инструмента на ∆ указанный процесс повторится в результате непрерывных сдвигов тонких слоёв материала по условной плоскости сдвига без разрушения связи между сдвинутыми слоями, то есть без нарушения сплошности материала стружки.

Расстояние ∆S – абсолютный сдвиг.

Чтобы ответить на вопрос, что вызывает сдвиг срезаемого слоя вдоль условной плоскости сдвига и когда этот сдвиг начинается, рассмотрим силы, действующие на срезаемый слой со стороны ПП инструмента.

На срезаемый действует инструмент с нормальной силой на передней поверхности N_n, которая создаёт силу трения

, (1)

где μ – коэффициент трения между стружкой и инструментом;

сумма сил F_n и N_n дают силу стружкообразования , наклонённую к поверхности резания под углом действия ω.

Разложим на силу , к условной плоскости сдвига MN, и силу P_τ, действующую вдоль плоскости сдвига. Сдвигаемый слой толщиной ∆х сжимается силой , а сдвигающая сила P_τ получила название силы сдвига. Сдвиговая деформация начинается в том случае, когда напряжение сдвига станет равным пределу текучести на сдвиг.

При прямоугольном резании напряжения сдвига в условной плоскости сдвига

, (2)

Где b - ширина срезаемого слоя

Так как , то

В свою очередь , (3)

Тогда

(4)