6.Наростообразование при резании
При резании пластичных материалов (сталь, латунь) происходит явление, получившее название наростообразования, когда на передней поверхности резца у режущей кромки образуется плотное скопление частиц металла, прочно укрепляющееся на передней поверхности инструмента. Образование нароста объясняется тем, что при некоторых условиях обработки (высокие давления, значительные температуры в зоне контакта стружки с резцом) силы трения между передней поверхностью инструмента и срезанным слоем металла становятся больше сил внутреннего сцепления, и при определенных температурных условиях металл прочно оседает на передней поверхности инструмента. Размеры и форма нароста постоянно меняются. Он периодически разрушается, уносится стружкой и образуется вновь.
Рис.5. Схема образования нароста
Металл нароста деформирован, и твердость его значительно (иногда в 2-3 раза) превосходит твердость обрабатываемого металла.
Угол резания на
наросте
меньше угла резания на резце
,
вследствие этого несколько уменьшаются
затраты мощности на резание. Нарост
защищает вершину резца и режущую кромку
от преждевременного изнашивания.
Точность и качество обработки поверхностей
при наросте ухудшаются. Возрастает
шероховатость поверхностей. Поэтому
при черновой обработке, где качество
поверхности не имеет особого значения,
нарост благоприятно влияет на резание,
а при чистовой обработке, когда качество
обработанной поверхности важно,
образование нароста вредно и его следует
избегать.
Установлено, что интенсивность образования нароста в значительной степени зависит от скорости резания. Наибольшее наростообразование имеет место при скоростях резания 18-30 м/мин, а при скоростях резания до 10-12 м/мин и более 50-70 м/мин нарост на режущем инструменте практически не образуется. Поэтому чистовую обработку выполняют на повышенных скоростях резания.
С увеличением подачи S размеры нароста увеличиваются. Поэтому при чистовой токарной обработке рекомендуются подачи 0,1 -0,2 мм/об.
Глубина резания t существенного влияния на размеры нароста не оказывает.
С увеличением угла
резания
нарост увеличивается. Применение СОЖ
уменьшает нарост.
При прерывистом резании (строгание, фрезерование) нарост обычно не удерживается на режущей кромке.
7. Вибрации при резании
Вследствие нежесткости элементов технологической системы СПИД (станок–приспособление–инструмент–деталь) всегда возникают колебания инструмента относительно заготовки, которые называют вибрациями при резании.
Вибрации отрицательно влияют на процесс резания:
-
снижают качество обработанной поверхности
-
усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали и сборочные единицы станка усиливаются в десятки раз – особенно в условиях резонанса, когда частота собственных колебаний системы СПИД совпадает с частотой колебаний при обработке резанием
-
резко снижается стойкость инструмента, особенно с пластинками из твердых сплавов
-
возникает шум, утомляюще действующий на окружающих людей, и производительность труда снижается.
Основные меры борьбы с вибрациями:
-
повышение жесткости технологической системы
-
уменьшение массы колебательных систем
-
применение виброгасителей (динамических, гидравлических, упругих)
-
подбор оптимальных режимов резания и геометрии режущего инструмента.
Однако при обработке труднообрабатываемых материалов вибрации играют положительную роль. Для обработки таких материалов применяют вибрационное резание. Сущность вибрационного резания состоит в том, что в процессе обработки создаются искусственные колебания инструмента с регулируемой частотой и заданной амплитудой в определенном направлении. Источники колебаний – механические вибраторы или высокочастотные генераторы. Частоту колебаний задают от 200 до 20000 Гц, амплитуду колебаний – от 0,02 до 0,002 мм. Колебания задают по направлению подачи или по направлению скорости резания.
Вибрационное резание по сравнению с обычным имеет следующие преимущества:
-
обеспечивает устойчивое дробление стружки на отдельные элементы
-
снижает сопротивление металла деформированию
-
снижает эффективную мощность резания
-
при вибрационном резании не образуется нарост на режущем инструменте.
Однако в некоторых случаях стойкость инструмента несколько снижается.
Вибрационное резание применяют при точении, сверлении, нарезании резьбы плашками и метчиками, шлифовании, фрезеровании и др.