Процес утворення стружки

На рис. 286 показані в послідовному порядку окремі етапи освіти стружки при вільному різанні твердих і маловязких металів.

Під дією сили Р передня поверхня різця стискає що знаходиться перед нею шар металу, викликаючи в ньому спочатку пружну (рис. 286, а), а потім пластичну деформацію (рис. 286, б); не відділена від зрізаного шару, метал збільшується в ширину і відгинається вгору. У момент найбільшої деформації, можливої ​​для даного металу, коли напруги в зрізали шарі досягнуть величини, що перевищує межу міцності металу, відбувається зрушення (сколювання) сдеформірованного елемента по площині ab (рис. 286, в), званої площиною зсуву (сколювання) Після сколювання першого елемента стружки різець продовжує деформувати і сколювати наступний елемент (рис. 286, г) по площині, паралельної першої і т. д.
Так, у міру переміщення різця один за іншим утворюються окремі елементи, з яких утворюється стружка (рис. 287).
Види стружок. Залежно від фізико-механічних властивостей оброблюваного металу, елементів режиму різання і геометрії ріжучого інструменту утворюється стружка різних видів.

При обробці пластичних металів при невеликій швидкості різання, наприклад сталь 45 зі швидкістю різання υ = 0,5 - 2 м / хв, при великій товщині стружки (α = 2 - 4 мм) і малій передньому куті у = 0 - 5 °, отримують елементну стружку (див. рис. 17, а), що складається з окремих, не пов'язаних один з одним, елементів у формі близькій до трапеції.
При підвищенні швидкості різання (для стали 45 до 5 - 15 м / хв) стружка має вигляд стрічки різної довжини з чітко видимими окремими елементами, які на відміну від елементної стружки слабо пов'язані один з одним. Така стружка називається ступінчастою (див. Рис. 17, б).
При подальшому збільшенні швидкості різання, зменшенні товщини зрізаного шару або збільшенні переднього кута стружка має вигляд безперервно сходить стрічки, на якій окремі елементи важко помітні (див. Рис. 17, в). Така стружка називається зливний.
Різні по виду стружки виходять зазвичай на одному і тому ж пластичному металі, але при різних умовах різання, т. Е. Вид стружки залежить від швидкості різання, товщини стружки, переднього кута.
При різанні крихких металів (чавуну, бронзи) виникають головним чином пружні (оборотні) деформації, що призводять метал до руйнування. Метал виривається у вигляді ізольованих один від одного шматочків неправильної форми (див. Рис. 17г). Утворюється при цьому стружка називається стружкою надлому.
Усадка стружки. В результаті впливу ріжучого інструменту, що зрізається шар пластично деформується, внаслідок чого розміри стружки виявляються іншими, ніж розміри зрізаного шару: довжина стружки стає менше довжини зрізаного шару, а товщина - більше товщини зрізу. Це наочно видно на рис. 288. Зазначене явище вперше встановив проф. І. А Тіма і назвав його усадкою стружки.

Для характеристики усадки стружки вводиться коефіцієнт усадки. Цей коефіцієнт є ставлення довжини шляху, пройденого різцем, до довжини проникнення ріжучого інструменту, т. Е.

де до - коефіцієнт усадки стружки; L - довжина шляху пройденого різцем, мм; l - довжина отриманої стружки, мм
Залежно від умов різання коефіцієнт усадки, як і сама усадка стружки, не залишаються постійними. На усадку стружки впливають механічні властивості оброблюваного металу, геометрія ріжучої частини інструменту, швидкість різання, подача та охолодження.
При обробці крихких металів (чавун, тверда бронза), коли утворюється стружка надлому, усадка стружки дуже мала і коефіцієнт усадки близький до одиниці.
При обробці пластичних металів (сталь, алюміній і ін.) Усадка стружки може досягати значення 4 - 6.
Збільшення переднього кута, подачі, швидкості різання, застосування мастильно-охолоджувальної рідини призводить до зниження пластичної деформації стружки до зменшення коефіцієнта усадки.
Наріст. Якщо оглянути головку різця при обробці пластичних металів, то на його перед кромки можна виявити в деяких випадках невелику грудочку металу, приварений до різця під дією високої температури і тиску, так званий наріст (рис. 289, а).

Явище освіти наросту вперше було вивчено Я. Г. Усачова. Він пояснив освіту наросту застоєм нижніх шарів стружки на передній поверхні різця Ці найбільш сдеформірованние частки внаслідок тертя відокремлюються від безперервно рухаються шарів стружки, затримуються і приварюються до передньої поверхні різця близько ріжучої кромки, утворюючи як би нову кромку.

Твердість наросту в 2,5 - 3 рази вище твердості оброблюваного металу, завдяки чому наріст сам має здатність різати той метал, з якого він утворився. Наріст має велике практичне значення для роботи ріжучого інструменту. Він з'являється при певних умовах різання пластичних металів (сталь, алюміній і ін.), Але не спостерігається при обробці тендітних металів (чавун, тендітна бронза).

Позитивна роль наріст прикриває ріжучу кромку різця, оберігаючи її від механічного зносу сходить стружкою і теплового впливу тим самим трохи підвищує стійкість різця.
З утворенням наросту передній кут різця збільшується. Внаслідок такої зміни переднього кута, деформація стружки і тиск, вироблене стружкою на різець, зменшуються. Таким чином, процес різання відбувається з меншою витратою потужності, створюються сприятливі умови різання при обдирні роботах.

Однак з утворенням наросту погіршуються точність розмірів деталі і чистота обробленої поверхні, з огляду на те що наріст спотворює форму ріжучої кромки різця. Стало бути, освіта наростів небажано при чистових роботах.

Поява наросту залежить в значній мірі від обраної швидкості різання, величини переднього кута, стану різальної крайки і охолодження. При дуже великих (понад 80 м / хв) швидкостяхрізання наріст не з'являється на різці Зменшенню наросту сприяє також збільшення переднього кута різця, висока якість його заточування і доведення і застосування мастильно-охолоджувальної рідини.
Наклеп металів. При обробці металів різанням пластичної деформації піддається не тільки зрізається шар, але і поверхневий шар, який утворився на деталі При проході різця під його тиском поверхневий шар зміцнюється Під впливом пластичної деформації механічні властивості поверхневого шару змінюються: твердість його збільшується, пластичність зменшується. Така зміна механічних властивостей металу в результаті пластичної деформації називається наклепом.
Не всі метали піддаються наклепу в однаковій мірі. М'яка сталь, алюміній, мідь піддаються наклепу сильніше, тверді стали - значно менше, а чавун майже не приймає наклепу.
Величина і глибина наклепаного шару залежать від швидкості різання і подачі: глибина наклепу зменшується з підвищенням швидкості різання і збільшується зі збільшенням подачі
Збільшення шорсткості ріжучої кромки і значне затуплення різця призводять до збільшення наклепу. Глибина наклепу при роботі тупим різцем в 2 - 3 рази більше, ніж при роботі гострим різцем; оброблена поверхня виходить низької якості.
Наклеп залежить також від величини переднього кута чим більше передній кут, тим менше наклеп. Наприклад, при у = 5 ° глибина наклепаного шару приблизно в 2 - 2,5 рази більше, ніж при куті у = 30 °.