Нарост и его влияние на процесс резания

Влияние нароста на процесс резания

Так как сходящая стружка скользит не по вершине резца, а по передней поверхности нароста, то нарост как бы принимает на себе функции режущего лезвия. Действительный передний угол gд как бы увеличивается, что способствует облегчению процесса резания.

Вследствие высокой твердости нарост, выполняя функции режущего лезвия, отчасти предохраняет переднюю и заднюю грани инструмента от истирания их сходящей стружкой и обработанной поверхностью, уменьшает нагревание. Это в свою очередь приводит к уменьшению изнашивания инструмента, т.е. к повышению его стойкости.

Вместе с тем наличие нароста увеличивает шероховатость обработанной поверхности, т.е. нарост является причиной появления неровностей на обработанной поверхности детали даже в условиях свободного резания.

Схема процесса образования неровностей на обработанной поверхности по мере снятия сливной стружки сводится к следующему. Нарост, обладающий весьма высокой твердостью, выполняет, как отмечалось, функцию режущего лезвия. Он удлиняет резец, что и является причиной некоторого увеличения толщины среза по сравнению с номинальной. В определенный момент выступающая часть нароста оказывается столь большой, что она отрывается основной массы нароста. Часть его уходит со стружкой, а часть остается вдавленной в обработанную поверхность. Разрушение нароста приводит к мгновенному уменьшению толщины среза. В дальнейшем размер нароста снова увеличиваются и толщина среза постепенно возрастает, пока его выступающая часть опять не будет сорвана и унесена обработанной поверхностью. Этот процесс повторяется периодически, в результате вся обработанная поверхность оказывается усеяна неровностями.

Итак, явление наростообразования оказывает следующее влияние на процесс резания:

1) нарост изменяет величину угла резания, а следовательно, изменяет сопротивление резанию и условия трения;

2) нарост ухудшает шероховатость обработанной поверхности;

3) нарост защищает заднюю поверхность инструмента от разрушения и изменяет размеры детали;

4) периодические срывы нароста приводят к возникновению вибраций, ухудшающих качество обработки;

5) нарост не допустим при чистовой обработке;

6) наросты могут образовываться при резании твердосплавными, быстрорежущими, минералокерамическими и алмазными инструментами различных материалов. Но наибольшей величины наросты достигают при резании пластичных металлов.

Величина нароста и его устойчивость во многом зависят от скорости резания.

Диапазон скоростей можно приблизительно разделить на следующие 4 зоны, показывающие интенсивность образования нароста:

Читайте также:

  1. B) Уголовно-процессуальным кодексом
  2. C.) . воспитания – прерогатива государства, которая под влиянием науки и общества формирует ее как главный компонент педагогической работы
  3. D) Қарым қатынас процессіндегі маңызды дене бөлігін
  4. D) Как вы понимаете роль финансов в воспроизводственном процессе?
  5. D) это педагогически адаптированный социальный опыт, который должны усвоить учащиеся в процессе обучения.
  6. E) в орган, ведущий уголовный процесс
  7. E) Влиянием уровня цен на товары и услуги.
  8. F) Всестороннее изучение и анализ учебно-воспитательного процесса в целях координирования целостного педагогического процесса
  9. II этап бюджетного процесса – рассмотрение и утверждение бюджетов.
  10. II. Методы повышения качества коммуникационного процесса.
зонаскорость резаниясостояние нароста
Iменьше 3м/мин,нароста нет или он очень мал;
IIот 3 до 50 м/миннарост появляется и увеличивается;
IIIот 50 до 80 м/миннарост начинает уменьшаться
IVот 80 до 120 м/мин и болеенароста нет.

Следует отметить, что в зависимости от физико-механических свойств и химического состава обрабатываемых сталей указанный уровень диапазонов скоростей резания несколько изменяется.

Дата добавления: 2015-04-12 ; просмотров: 10 | Нарушение авторских прав

Наростообразование и его влияние на процесс резания

Ювенильность контактирующих поверхностей, высокие контактные давления и некоторые другие особенности трения при резании обусловливают высокую интенсивность адгезионных явлений, сопровождающих процесс стружкообразования. Одним из результатов этих явлений может быть задержка на передней поверхности частиц (или целых слоев) стружки. В результате образуется нарост.

Наростом называется связанное с инструментом тело (рис. 2.10), ко-торое при определенных условиях формируется на передней поверхности из материала срезаемого слоя. Дополняя режущий клин, нарост изменяет его геометрическую форму, контактные условия и тем самым влияет на процесс образования стружки, которая в этом случае частично или полностью скользит по поверхности нароста [42]. Периодически нарост частично или полностью срывается и уносится вместе со стружкой или, попадая под резец, переносится на обработанную поверхность.

При черновой обработке нарост играет положительную роль, так как увеличивает передний угол, что приводит к снижению сил резания. Кроме того, нарост защищает контактирующие поверхности инструмента от преждевременного износа.

При чистовой обработке частицы нароста, попавшие на обработанную поверхность заготовки, значительно уменьшают шероховатость обработанной поверхности.

Наростообразование зависит от пары режущий-обрабатываемый материал, режимов резания, смазочно-охлаждающей жидкости и т.д. Нарост образуется в определенном температурном диапазоне

н = 60…600°С), проходя максимум при Θн = 250…300°С. Для выполнения качественной чистовой обработки температура в зоне резания должна быть либо меньше 60°С (скорость резания меньше 12 м/мин), либо больше 600°С (скорость резания больше 50 м/мин).

Для определения зоны резания без нароста за рубежом строят карты обрабатываемости для каждой пары режущий – обрабатываемый материал, по которым назначают режимы резания (рис. 2.11).

В последние годы в механообработке увеличивается доля инструмента (быстрорежущего и твердосплавного) с нанесенными покрытиями. Это позволяет в значительно увеличивать скорость резания и тем самым гарантированно работать за зоной наростообразования.

Износ и стойкость инструмента

Трение между стружкой и передней поверхностью инструмента и между поверхностью резания и главной задней поверхностью приводит к изнашиванию режущего инструмента. Высокие контактные давления и температура резания вызывают следующие виды изнашивания (рис. 2.12): адгезионный; усталостный; абразивный; термоусталостное разрушение; окисление; диффузионные процессы; высокотемпературная ползучесть.

В зависимости от режимов работы инструмента превалирует тот или иной вид износа.

Для эксплуатации режущего инструмента важно знать, как быстро режущая часть изменяет свою форму в результате воздействия на инструмент в процессе резания механических и тепловых нагрузок. Изменение формы режущей части инструмента происходит непрерывно. По истечении некоторого промежутка времени эти изменения становятся столь существенными, что инструмент либо вовсе теряет способность снимать срезаемый слой, либо не обеспечивает выполнение заданных технологических требований к обрабатываемой детали. Различают три вида износа:

· износ по передней поверхности;

· износ по задней поверхности;

· одновременный износ по обеим поверхностям (рис. 2.13).

Износ по передней поверхности характерен для быстрорежущих сталей. Износ по задней поверхности характерен для твердых сплавов. Одновременный износ по обеим поверхностям характерен для твердых сплавов при повышенных температурах.

При резании возможно хрупкое разрушение режущей части или пластическая деформация.

Хрупкое разрушение (рис. 2.14, а) – результат возникновения и развития трещин за счет развития микротрещин, которые нередко возникают в процессе получения лезвия инструмента, а также в процессе температурных, химических и других воздействий. Наиболее типично хрупкое разрушение для минералокерамических и твердосплавных (группа ТК) с малым содержанием кобальта материалов. Излом происходит при обработке с ударом, например, при точении вала со шпоночным пазом.

Для уменьшения трещин после заточки необходимо производить доводку инструмента абразивной пастой. Перед пайкой пластин необходим предварительный медленный разогрев тела резца и пластины, а затем медленное их охлаждение.

Пластическая деформация (рис. 2.14, б) возникает при недостаточной твердости инструментального материала. Устойчивость режущей части инструмента против пластического деформирования гарантируется при соблюдении условия:

где Ни – твердость инструмента, Нф – твердость стружки.

При повышении температуры резания твердость инструментального материала падает, а стружки остается практически неизменной. Течение режущей кромки характерно для твердых сплавов, работающих при температуре выше 1000°С.

Допустимое значение износа называют критерием износа. В большинстве случаев за критерий износа принимают износ инструмента h по главной задней поверхности. Для токарных резцов из быстрорежущей стали h=1,5…2 мм, для резцов, оснащенных пластинками твердого сплава h=0,8…1 мм. Допустимый износ соответствует определенному периоду стойкости инструмента.

Износ инструмента вызывает рост силы резания, что увеличивает деформацию заготовки и инструмента и еще более снижает точность обработки. Растут глубина наклепанного слоя на заготовке и силы трения между заготовкой и инструментом, а это приводит к увеличению тепловыделения при резании.

Для уменьшения влияния износа инструмента на точность и качество обработки применяют автоматические размерные подналадчики металлорежущих станков, либо делают принудительную замену инструмента через определенный промежуток времени.

Способность режущего инструмента сохранять работоспособными свои контактные поверхности и лезвия называют стойкостью инструмента, а время T, в течение которого это происходит, – периодом стойкости. Период стойкости равен времени работы инструмента между двумя заточками.

Период стойкости любого инструмента зависит от рода, механических и теплофизических свойств обрабатываемого и инструментального материалов, геометрических параметров инструмента, факторов режима резания и применяемой СОЖ. Так как стойкостные зависимости трудно прогнозировать, их устанавливают в настоящее время в основном экспериментально. На стойкость инструмента T наибольшее влияние оказывает скорость резания:

где С1 – некоторая постоянная; m1 – показатель степени, равный тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс, проведенной через опытные точки, нанесенные в двойной логарифмической сетке координат.

Стойкость инструмента выбирается по справочнику исходя из рассчитанной скорости резания. Если необходима определенная стойкость, то ее выбирают по справочнику, но скорость резания уже будет отличаться от рассчитанной. Значения стойкости обычно находятся в пределах 30, 40, 60, 90, 120, 180 мин. Меньшие значения для резцов, большие – для дорогостоящего инструмента: фрез, протяжек и др. За рубежом резание производят на более высоких скоростях, поэтому стойкость инструмента снижается. Так для точения часто выбирают стойкость равную всего 20 мин. Хотя при этом происходит интенсивный износ инструмента, но производительность выше и инструмент окупается.

В связи с тем, что стойкость инструмента даже в одной партии заметно отличается, то при обработке в автоматизированном производстве и на станках с ЧПУ производят принудительную замену инструмента через определенный промежуток времени (меньший, чем оптимальная стойкость инструмента).

Дата добавления: 2019-02-12 ; просмотров: 253 ;

Нарост при резании

При резании широкой номенклатуры конструкционных материалов при определенных условиях (режимах резания) на передней поверхности инструмента образуется нарост [2] (рис. 4.5).

В сечении главной секущей плоскостью нарост имеет форму клина. Нарост состоит из частиц обрабатываемого материала. Твердость нароста в 2,5…3,5 раза выше твердости обрабатываемого материала. Поэтому он выполняет роль режущего инструмента, изменяя действительный передний угол γдд > γ). Нарост всегда увеличивает передний угол инструмента.

Рис. 4.5. Схема образования нароста

В связи с этим нарост оказывает существенное влияние на процесс деформации, силу и температуру резания.

Нарост может выступать за режущую кромку (∆a – приращение толщины среза), изменяя тем самым размеры обработанной поверхности.

Важнейшей особенностью нароста является его способность разрушаться и вновь образовываться, вызывающая колебания технологической системы.

При этом часть нароста уносится со стружкой, а другая его часть остается на обработанной поверхности детали, увеличивая тем самым шероховатость поверхности.

В тех случаях, когда нарост становится достаточно устойчив, он способен защищать заднюю и переднюю поверхности инструмента от износа.

Установлено, что при малых температурах резания нарост не образуется. Это связано с тем, что при малых температурах резания (что имеет место при малых скоростях резания) недостаточно велики силы молекулярного прилипания (адгезии), удерживающие основание нароста на передней поверхности инструмента.

С увеличением температуры резания условия молекулярного прилипания улучшаются.

Заторможенный на передней поверхности слой принимает форму клина, ибо только в такой форме нарост способен резать обрабатываемый материал.

Так как температура резания еще не слишком велика, нарост способен упрочняться, принимать большие размеры и большие передние углы γυ.

Однако нарост больших размеров очень неустойчив. Он быстро разрушается и возникает вновь. При этих условиях он оказывает особенно сильное влияние на шероховатость поверхности.

Таким образом, с увеличением температуры резания действительный передний угол γυ увеличивается. Увеличение γд наблюдается лишь до некоторой температуры резания. Для конструкционных сталей эта температура равна примерно 300 ºС. При θ > 300 ºС нарост разупрочняется, и с повышением θ высота нароста уменьшается, вместе с тем уменьшается и γд (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Схема влияния температуры резания θ на высоту нароста H и действительный передний угол γд

При θ = θ3 = 600º нарост исчезает и при более высоких температурах действительный передний угол равен статическому (γд = γ).

С учетом явления наростообразования зависимости коэффициента усадки стружки и сил резания от скорости резания выражаются типичными горбооразными кривыми (рис. 4.7).

Рис. 4.7 Схема влияния скорости резания V на коэффициент усадки стружки K и силу резания P

Причем скорости V1 соответствует температура θ = 80…100 ºС, скорости V2 – температура θ2 = 300 ºС, а скорости V3 – температура θ3 = 600 ºС.

При обработке таких материалов, как медь, латунь, бронза, олово, закаленные стали, большинство титановых сплавов, белый чугун, стали с большим содержанием хрома и никеля нарост не образуется.

Меры борьбы с наростом. Уменьшение высоты нароста и его влияние на шероховатость и точность обработки достигается за счет:

· уменьшения толщины срезаемого слоя и увеличения переднего угла;

· применения смазочно-охлаждающих жидкостей;

· выбора режимов резания, при которых температура резания θ > 600 ºС.

· предварительного нагрева или охлаждения заготовки.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома – страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 9141 – | 7368 – или читать все.

Наростообразование при резании металлов

При обработке пластичных металлов резанием на передней поверхности инструмента образуется слой металла, который называют наростом. Это сильно деформированный металл, структура которого отличается от структур обрабатываемого металла и стружки.

Образование нароста объясняется тем, что геометрическая форма инструмента не идеальна с точки зрения обтекания ее металлом. При некоторых условиях обработки силы трения между передней поверхностью инструмента и частицами срезанного слоя металла становятся больше сил внутреннего сцепления, и при наличии определенных температурных условий металл прочно оседает на передней поверхности инструмента.

В процессе обработки резанием размеры и форма нароста непрерывно меняются в результате действия сил трения между отходящей стружкой и внешней поверхностью нароста. Частицы нароста постоянно уносятся стружкой, увлекаются обработанной поверхностью заготовки, иногда нарост целиком срывается с передней поверхности инструмента и тут же вновь появляется (рис. 1.8.1, а). Объясняется это тем, что нарост находится под действием силы трения Т, сил сжатия P1, и P2 и силы растяжения Q (рис. 1.8.1, б). С изменением размеров нароста меняется соотношение действующих сил. Когда сумма сил P1, P2 и Q становится больше силы трения Т, то происходят разрушение и срыв нароста. Частота срывов нароста зависит от скорости резания и может достигать нескольких сотен в секунду.

Рис. 1.8.1. Схемы образования и разрушения нароста (а) и силы, действующие на нарост (б)

Нарост существенно влияет на процесс резания и качество обработанной поверхности заготовки, так как при его наличии меняются условия стружкообразования.

Положительное влияние нароста заключается в том, что при наличии его меняется форма передней поверхности инструмента, что приводит к увеличению переднего угла, следовательно, к уменьшению силы резания. Вследствие высокой твердости нарост способен резать металл. Нарост удаляет центр давления стружки от режущей кромки, в результате чего уменьшается износ режущего инструмента по передней поверхности. Нарост улучшает теплоотвод от режущего инструмента.

Отрицательное влияние нароста заключается в том, что он увеличивает шероховатость обработанной поверхности. Частицы нароста, внедрившиеся в обработанную поверхность, при работе детали с сопрягаемой деталью вызывают повышенный износ пары. Вследствие изменения наростом геометрии режущего инструмента меняются размеры обрабатываемой поверхности в поперечных (диаметральных) сечениях по длине заготовки и обработанная поверхность получается волнистой. Вследствие изменения переднего угла инструмента изменяется сила резания, что вызывает вибрацию узлов станка и инструмента, а это, в свою очередь, ухудшает качество обработанной поверхности.

Следовательно, при грубой черновой обработке, когда возникают большие силы резания, снимается толстый слой металла и выделяется значительное количество теплоты, нарост положителен и, наоборот, при чистовой окончательной обработке нарост отрицателен, так как снижает качество обработанной поверхности.

Наростообразование зависит от физико-механических свойств обрабатываемого металла, скорости резания, геометрии режущего инструмента и других факторов. Наиболее интенсивно нарост образуется при обработке пластичных металлов. Считают, что наибольшее наростообразование при обработке пластичных металлов происходит при скоростях резания 18 – 30 м/мин, а при скоростях резания до 12 м/мин и более 50 м/мин нарост на режущем инструменте не образуется.

Исследование процесса наростообразования позволяет дать рекомендации по борьбе с ним в условиях чистовой обработки. Это изменение геометрии режущего инструмента и скорости резания, применение смазочно-охлаждающих жидкостей, тщательная доводка передней поверхности инструмента для снижения коэффициента трения между ней и отходящей стружкой.

|следующая лекция ==>
Силы резания|Упрочнение при обработке резанием

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 6316 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Что такое нарост, объясните условия его появления, параметры, влияние нароста на характеристики и параметры резания?

Резанию большинства конструкционных материалов сопутствует явление, называемое наростообразованием.

Под наростом понимают клиновидное, более или менее неподвижное образование из материала обрабатываемой заготовки, расположенного на передней поверхности лезвия (рис. 2.8). Его твердость в 2,5. 3,0 раж превосходит твердость обрабатываемого материала.

Образование нароста становится возможным вследствие проявления в зоне резания следующих факторов:

— контакта ювенильных (химически чистых) поверхностей стружки передней поверхности лезвия;

— интенсивного трения, приводящего к мощному тепловыделению и резкому повышению температуры в зоне резания;

— высоких давлений, сближающих контактируемые поверхности до проявления сил межмолекулярного и межатомного взаимодействия.

В результате начинают проявлять­ся адгезионные силы и появляется за­торможенный слой 1 из материала заго­товки на передней поверхности лезвия. Этот слой является своеобразным фун­даментом для увеличения нароста, так как последующие слои 2 и 3 только увеличивают его толщину.

Нарост при­нимает клиновидную форму. Высо­та нароста растет до тех пор, пока его прочность является достаточной для восприятия нагрузки со стороны струж­ки, после чего нарост разрушается. Раз­рушение происходит до определенной высоты. Часть разрушенного нароста уносится стружкой, а часть – обработанной поверхностью. После разруше­ния нарост вновь формируется до предельной для конкретных условий ре­зания высоты, опять разрушается и т. д. Этот процесс динамичен, а частота циклов «рост-разрушение» может достигнуть нескольких тысяч в минуту.

При прерывистом резании и образовании элементной стружки на­рост образуется и уносится стружкой. При сливном стружкообразованин нарост прочно удерживается на передней поверхности даже после прекра­щения процесса резания.

Нарост характеризуется следующими параметрами: высотой Н. ве­личиной подошвы С, значением переднего угла у„, величиной проникнове­ния в обработанную поверхность Δа.

Возникновение нароста изменяет условия работы лезвия, играя как положительную, так и отрицательную роль, а именно:

— увеличение переднего угла γн > γ приводит к заострению лезвия, уменьшению степени деформации срезаемого слоя и снижению сил со­противления движению инструмента;

— перемещаясь по наросту, стружка не изнашивает поверхности лезвия, так как нарост защищает ее;

—в то же время возникновение нароста приводит к резкому увеличению шероховатости;

— увеличение лезвия на величину Δа приводит к увеличению по­грешности обработанной поверхности на эту же величину;

— остатки разрушенного нароста присутствуют в обработанной по­верхности;

— динамичность нароста – дополнительный источник вибраций в системе «заготовка-инструмент-приспособление-станок».

Отмеченные параметры нароста могут быть использованы примени­тельно к конкретным условиям черновой, получистовой или чистовой об­работки.

На параметры нароста основное влияние оказывают следующие группы факторов.

Первая группа – обрабатываемый материал и его механические свой­ства. Все материалы принято разделять на не склонные к наростообразованию (латунь, бронза, большинство титановых сплавов, белый чугун, за­каленные стали, легированные стали с большим содержанием хрома и никеля) и склонные к наростообразованию (конструкционные углероди­стые и большинство легированных сталей, серый чугун, алюминий, силу­мины). Как правило, уменьшение твердости и повышение пластичности обрабатываемого материала увеличивают высоту нароста.

Вторая группа факторов, влияющих на образование нароста, – это элементы режима резания. Наиболее сложным образом на высоту нароста Н влияет скорость резания V(рис. 2.9).

При увеличении скорости до значения V1 нарост не образуется. По­следующее увеличение скорости приводит к возникновению нароста, его увеличению с достижением максимального значения, после чего начинает­ся его деградация. При после­дующем увеличении скорости на­рост не появляется.

Изменение переднего угла повторяет характер изменения на­роста.

Третья группа факторов, влияющих на высоту нароста, — геометрические параметры лез­вия, прежде всего передний угол лезвия у. С увеличением передне­го угла высота нароста уменьша­ется, а при значениях γ > 40. 45° с увеличением скорости нарост вообще не образуется (рис. 2.10).

Четвертая группа – это факторы влияния окружающей среды и применения смазочно- охлаждающей жидкости. Среда может полностью исключить об­разование нароста или сущест­венно затормозить его развитие.

Таким образом, в зависимости от природы обрабатываемого мате­риала резание может протекать с наростообразованием – явлением, кото­рое существенно влияет на геометрию резания, процессы деформирования,размеры срезаемого слоя и другие характеристики.

13. Как изменяется форма стружки по сравнению со срезаемым слоем, дайте понятия коэффициентов КL, Кa, Кb и коэффициента сплошности стружки Кτ?

Превращаясь в стружку, элементы срезаемого слоя изменяют свои размеры. Примем допущение, что срезанный объем материала заготовки равен объему полученной стружки:

Где Vc объем элемента стружки. Запишем составляющие выражения (3.19) через параметры срезаемого слоя:

Где f сечение срезаемого слоя; ΔL – элементарное перемещение лезвия (за один оборот заготовки). Следовательно,

Подставим в формулу (3.19) выражения (3.20) и (3.21):

Введем обозначения для сомножителей в правой части выражения (3.23):

ас/а = Ka– коэффициент утолщения стружки, bc/b=Кb– коэф­фициент уширения стружки.

Окончательно представим (3.22) в виде

При сливном стружкообразовании уширение невелико и составляет 5. 15 % от ширины срезаемого слоя. Поэтому уширением стружки можно пренебречь и считать Кb=1, тогда выражение (3.24) имеет вид KL= Ka.

Если на свободной стороне стружки появляются достаточно большие выступы и впадины, а стружка приближается к суставчатой, то то­гда вводится поправка. Объем пус­тоты в элементе стружки тпn1 представляющей в сечении тре­угольник (рис. 3.2), можно пред­ставить как

где h = τас – глубина впадины, ко­торая составляет τ часть от толщи­ны стружки ас.

Запишем выражение (3.22) с учетом (3.23):

Упростим выражение (3.26):

где (1-1/2(τ))=Кτ — коэффициент сплошности стружки.

Тогда после введения обозначений и принимая во внимание (3.24), получим

Если принять Кb=1, то в окончательном виде выражение для коэф­фициента укорочения стружки с учетом появившейся несплошности будет

Ka– коэффициент утолщения стружки- Отношение толщины стружки к толщине срезаемого слоя

Кb– коэф­фициент уширения стружки- Отношение ширины стружки к ши­рине срезаемого слоя

Кτ — коэффициент сплошности стружки

KL – коэффициент удлинения стружки – Отношение длины срезаемого слоя к длине стружки

Для определения коэффициента укорочения стружки существуют способа: измерение длины стружки и весовой.

Учитывая важную роль коэффициента укорочения (он входит в фор­мулы для оценки относительной деформации стружки), необходимо оце­нить влияние на него различных факторов, которые можно объединить, как в гл.2 в четыре группы.

Первая группа факторов – обрабатываемый материал и его механи­ческие свойства – влияет двояко:

– во-первых, это влияние связано с появлением и развитием нарос­та по кривой 2 (рис. 3.3), что определенным образом отражается и на кри­вой 1 в диапазоне скоростей от V1 до V2. Кривая 3 характерна для материа­лов, не склонных к наростообразованию;

– во-вторых, коэффициент KL связан со склонностью обрабатывае­мого материала к образованию пилообразности на свободной поверхности стружки и нарушению ее сплошности. Так как коэффициент сплошности всегда меньше 1 (Кτ 30° увеличе­ние скорости резания на коэф­фициент укорочения стружки практически не влияет.

Четвертая группа факторов – факторы окружающей среды и при­менение СОЖ, которые, в первую очередь могут влиять на KL через наростообразование и изменение контактных, тепловых и деформационных процессов в зоне резания.

Таким образом, срезаемый слой при превращении в стружку под влиянием различного рода факторов испытывает сложные объемные превращения, которые количественно оцениваются комплексом коэффициентов

14. Какова структура формул для определения составляющих силы резания?

Образование стружки представляет собой установившийся процесс пластического течения. При обтекании режущего клина одна часть дефор­мированного материала перемещается по передней поверхности, превра­щаясь в стружку, а другая часть движется ниже плоскости резания по зад­ней поверхности, которая формирует поверхностный слой детали.

В деформированном объеме выделяется несколько зон, обладающих различными характеристиками напряженно-деформированного состояния материала (рис. 4.2):

— эпюра нормальных напряжений | непрерывна для площадок пе­редней С и задней А поверхностей режущего клина инструмента, а эпюры касательных напряжений на этих площадках отдельные;

—нормальные контактные напряжения имеют наибольшую величину у кромки лезвия, монотонно убывая до нуля по мере удаления от Нее в обе стороны по передней и задней поверхностям;

—эпюры касательных контактных напряжений имеют экстремальный характер с нулевым значением на режущей кромке, достижением максимума и последующим убыванием кривых по мере удаления от кромки лезвия.

Суммируя в пределах площадки контакта нормальные контактные напряжения, получим среднюю нормальную силу N, приведенную к рас­сматриваемой точке на кромке и направленную перпендикулярно передней поверхности (рис. 4.3). Сложив контактные касательные напряжения, по­лучим среднюю силу трения F, которую приложим к рассматриваемой точке O на кромке лезвия. Сумма нормальной силы N и силы трения F оп­ределит силу стружкообразования P, которая направлена под углом дейст­вия со к плоскости резания (рис. 4.4). Отношение силы трения к нормаль­ной силе покажет коэффициент трения f=F/N.

Практический интерес представляет определение силы стружкообра­зования через составляющие, направленные вдоль и перпендикулярно единственной условной плоскости сдвига, т. е. силами Рσ и Рτ. Силу Рσ называют силой сжатия сдвигаемого слоя, а Рτ-силой сдвига.

Если рассматривать элементар­ный объем материала на единствен­ной условной плоскости, то сдвиг на­чинается тогда, когда напряжения сдвига τ превысят предел текучести τ > τs Считается, что

где PτСИла сдвига; ОМ – длина плоскости сдвига; b – ширина срезаемого слоя. Величину ОМ можно определить как

а силу сдвига – как

Тогда после подстановки выражений (4.2) и (4.3) в (4.1) имеем

Представленные ниже эпюры (рис. 4.5) показывают, что касательные напряжения вдоль единственной условной плоскости сдвига постоянны, а их абсолютная величина зависит от механических свойств обрабатываемо­го материала.

Характер распределения нормальных напряжений су более сложен. Верхняя эпюра напряжений характерна для материалов, не склонных к на- ростообразованию. Нижняя эпюра, достаточно сложная по своему харак­теру, используется в случае, когда образование нароста играет значитель­ную роль.

Кроме представленных выше двух систем сил: Nи F, а также Pτ и Рσ, сумма которых определяет силу стружкообразования, принята еще одна система, которая нашла наибольшее применение – Рx, Ру и Рz (рис. 4.6): на­правление составляющей Рz совпадает с направлением вектора скорости движения резания; направление составляющей Ру, как правило, определя­ется базовым геометрическим параметром инструмента (в данном случае – вдоль наибольшей стороны тела резца); направление составляющей Рх сов­падает с направлением движения продольной подачи.

Эти составляющие имеют следующие названия: Рг – главная состав- ляюгцая силы резания; Ру – радиальная составляющая силы резания; Рх _ осевая составляющая силы резания.

Если известны силы Рх, Ру и Р2, то сила резания может быть вычис­лена по формуле

Составляющие силы резания определяются экспериментально с по­мощью специальных динамометрических устройств. По количеству опре­деляемых составляющих силы резания различают одно-, двух- и трехком- понентные динамометры. По принципу действия датчиков силоизмери- тельного устройства динамометры могут быть упруго-механическими, гидравлическими, упруго-электрическими.

Таким образом, в зоне резания образуется сложное напряженное со­стояние, которое может быть представлено различными системами сил.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Влияние нароста на процесс резания

В процессе резания, сопровождающегося отделением стружки с поверхности вращающейся заготовки, при определённых условиях происходит налипание обрабатываемого материала на переднюю поверхность инструмента. Образуется так называемый нарост с достаточно высокой твёрдостью, которая в два, а то и три раза выше, чем у самого материала заготовки.

Становясь своеобразной частью режущего инструмента, нарост меняет геометрические показатели технологического процесса, непосредственно участвуя в процессе обработки заготовок и оказывая влияние на конечный результат.

Во время обработки нарост разрушается, скалываясь с поверхности резцов, но затем он вновь образуется. Причём часть нароста выводится со стружкой, но некоторое количество вдавливается в обтачиваемую заготовку.

Чтобы уменьшить нарост рекомендуется снизить шероховатость передней плоскости резца и если это возможно увеличить передний угол. Также очень эффективно для снижения нежелательного нароста использовать специальные охлаждающие жидкости.

Стоит отметить, что при резании чугуна и других материалов, отличающихся хрупкостью, нарост не образуется.

Как правило, нарост на режущем инструменте образуется при работе с заготовками из относительно вязких металлов. Суть явления сводится к тому, что на передней грани резцов в процессе обработки возникают силы трения, вызванные скольжении стружки, что несколько задерживает её ход. Причём деформации, проистекающие в слоях металла которые находятся ближе к передней грани, увеличиваются. В итоге металлические частицы из этих слоёв отделяются от постоянно движущихся слоёв стружки и привариваются к передней грани резца.

Большое давление, возникающее в процессе резания, способствует упрочнению в металле образовавшегося нароста. По прошествии некоторого времени нарост неизбежно увеличивается, причём при налипании всё новых слоёв часть нароста начинает свешиваться над задней гранью головки инструмента.

В определённый момент процесса обработки часть нароста отрывается и попадает между обрабатываемой поверхностью и задней гранью режущего инструмента. В итоге она вдавливается в последнюю, как показано на рисунках ниже.

Вдавливание нароста в обрабатываемую поверхность

Частицы нароста, которые остаются на передней грани резца также подвергаются отрыву. Они уносятся вместе со стружкой, образующейся в процессе обработки. Подобные отрывы нароста происходят довольно часто, последовательно, один за другим (от 70 до 80 в секунду).

Часть нароста уносит стружка

При малых скоростях обработки в пределах от 3 до 5 метров в минуту нарост не образуется вовсе. При обработке стали средней твердости со скоростью резания в пределах от 60 до 80 метров в минуту наблюдается уже заметное формирование нароста.

При более интенсивной обработке, со скоростью резания превышающей 60 – 80 метров в минуту нарост образуются довольно редко. При дальнейшем увеличении скорости резания нарост становится и вовсе не заметен.

Так как нарост обладает довольно высокой твёрдостью, при образовании он начинает резать обрабатываемый металл, тем самым в некоторой степени способствуя защите режущей кромки от воздействия трения стружки.

Для обдирочных, черновых работ нарост оказывается, даже полезен, так как несколько продлевает ресурс резцов. Однако на чистовых работах образование нароста вредно в виду того что при обработке сорвавшиеся и вдавленные в обработанную поверхность частички металла будут вызывать нежелательные неровности, а свисание нароста будут влиять на конечный размер готовой детали.

Читайте также:  Как заменить радиатор печки отопителя автомобилей ВАЗ 2107, ВАЗ 2108, ВАЗ 2109, ВАЗ 2110
Ссылка на основную публикацию