ПиОФ

4. Произвести измерение конструктивных и геометрических элементов комплекта резцов. Результаты измерений занести в табл. 1.1.

5. Зарисовать эскизы резцов с простановкой всех угловых и линейных размеров. Зарисоватьсхему обработки для каждого резца.

№ резца

Наименование

резца

Таблица 1.1

Геометрические параметры лезвия резцов

				Углы резца в градусах
, мм		главные					в плане
	Переднийα Задний	Заднийγ	Заостренияβ	Резанияδ	главнойнаклонаУгол рекромкижущейλ	Главныйϕ		Вспомогательныйϕ		вершинеПриε	Вспомогательныйзадний α
Размеррезца ВхН
								1
											1

1.10. Содержание отчета

1.10.1.Название работы.

1.10.2.Цель работы.

1.10.3.Задание на измерение основных конструктивных и геометрических параметров указанного резца.

1.10.4.Заполнение табл. 1.1.

1.10.5.Выполнение эскиза резца с указанием основных конструктивных размеров иуглов резания.

1.10.6.Привести схему измерения одного из углов (по заданию препо-

давателя).

1.10.7.Указать область применения измеренного резца и работы, выполняемые им.

1.11. Контрольные вопросы

1.Какие виды работ могут выполнять токарные проходные резцы?

2.Какие движения имеют деталь и резец в процессе резания?

3.Назовите поверхности на детали при обработке её точением?

4.Какая поверхность называется обрабатываемой поверхностью?

21

5.Какая поверхность называется обработанной поверхностью?

6.Какая поверхность называется поверхностью резания?

7.Назовите основные части резца.

8.Для чего служит головка резца?

9.Для чего служит державка резца?

10.Какие поверхности известны на головке резца?

11.Какая плоскость называется основной плоскостью резца?

12.Какая плоскость называется плоскостью резания?

13.Сколькорежущихкромокимеетпрямойпроходнойтокарныйрезец?

14.Пересечением каких поверхностей образуется главная режущая

кромка?

15.Пересечением каких поверхностей образуется вспомогательная режущая кромка?

16.Что называется вершиной резца?

17.Какой угол называется передним углом резца?

18.Когда передний угол считается положительным», отрицательным, нулевым?

19.Какой угол называется главным задним углом?

20.Главныйзаднийугол всегда положителен, отрицателен ипочему?

21.Какой угол называется углом заострения? Что определяет этот

угол?

22.Какой угол называется углом резания? На что оказывает влияние угол резания?

23.Какой угол называется вспомогательным задним углом?

24.Какой угол называется углом наклона главной режущей кромки? На что оказывает влияние этот угол?

25.Когда угол наклона режущей кромки положителен, отрицателен, нулевой?

26.Какой угол называется углом в плане ϕ?

27.Какой угол называется вспомогательным углом в плане ϕ1?

28.На что оказывают влияние углы ϕ и ϕ1?

29.Что называется вспомогательной секущей плоскостью?

30.Что называется главной секущей плоскостью?

31.В какой плоскости измеряются углы α, α1, γ, λ, ϕ и ϕ1?

22

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА УСАДКУ СТРУЖКИ

2.1. Цель работы

Целью работы является ознакомление студентов с понятием о процессе стружкообразования и основными параметрами, определяющими процесс стружкообразования, методами определения усадки стружки, а также выявление зависимости усадки стружки от элементов режима резания и знакомство с видом и формой стружек, образующихся при резании стали.

2.2. Теоретическая часть

2.2.1. Понятия о процессе стружкообразования

Процесс резания металлов складывается из трех последовательных стадий: упругой и пластической деформаций и отделения деформированного элемента срезаемого слоя в виде стружки от основного металла заготовки путем разрушения его связей в микрообъемах, прилегающих к режущим кромкам инструмента. В результате возникают две новые поверхности: одна - на обрабатываемой заготовке, другая - на срезанной стружке. При этом в процессе резания впереди режущего клина всегда находится определенный упруго 1 и пластически 2 деформированный объем обрабатываемого металла, величина которого определяет зону опережающих деформаций (рис. 2.1а). Эта зона, непрерывно перемещаясь впереди режущего клина, охватывает как срезаемый слой толщиной а, прилегающий к передней поверхности режущего клина, так и часть материала заготовки, находящегося за режущими кромками и определяющего строение поверхностного слоя обработанной детали. Следует отметить, что строгой границы между пластически деформированной и упругодеформированной зонами нет, поскольку даже самая небольшая упругая деформация сопровождается в свою очередь незначительной пластической деформацией.

С другой стороны, в зоне пластических деформаций обязательно происходят как упругие деформации, так и процессы образования микротрещин, вызывающие разрушение материала срезаемого слоя. Кроме того, интенсивная пластическая деформация приводит к схватыванию частиц обрабатываемого материала с передней поверхностью инструмента и образованию застойной зоны на ней − нароста 3

(рис.2.1а).

23

а) б) Рис. 2.1. Процесс стружкообразования:

а− стадии деформации и отделения срезаемого слоя;

б− процесс образования сливной стружки

При резании металлов незначительная, затрачиваемая работа на упругие деформации, по сравнению с пластическими позволяет пренебречь ими и считать стружкообразование процессом локализованной пластической деформации, доведенной по определенным поверхностям до разрушения. Поэтому реальный процесс образования стружки может быть представлен схемой, представленной на рис. 2.1б. Сосредоточенная сила R, с которой передняя поверхность инструмент давит на срезаемый слой, называется силой стружкообразования. Зона 1 представляет собой зону первичной деформации. Зерно срезаемого слоя, перемещающееся относительно инструмента со скоростью резания V, начинает деформировался в точке F и проходя по траектории своего движения, получает все большую степень деформации. Деформации зерна заканчивается в точке Q, где зерно приобретает скорость Vс, равную скорости стружки.

Измерения показывают, что ширина стружки не претерпевает изменений по сравнению с шириной срезаемого слоя. Поэтому можно считать, что деформированное состояние в зоне стружкообразования является плоским и срезаемый слой в процессе резания претерпевает деформацию сдвига. На основании этого линия ОА физически представляет собой поверхность сдвига (скольжения), на которой сдвигающие напряжения

τ равны пределу теку чести τO , материала на сдвиг. Вся зона 1 состоит

из подобных, поверхностей, на каждой из которых сдвигающие напряжения равны пределу текучести материала, уже получившего определенную степень упрочнения в результате предшествующей деформации. Линия 0В представляет собой поверхность, на которой осуществляется послед-

няя сдвиговая деформация на ней сдвигающие напряжения τ равны

24

пределу текучести τ на сдвиг окончательно упрочненного в результате

превращения срезаемого слоя в стружку материала.

Зерна материала, находящихся в непосредственной близости от контактной поверхности стружки, продолжают деформироваться и после выхода их из зоны первичной деформации. Это связано с наличием внешнего трения между контактной стороной стружки и передней поверхностью инструмента. Наличие зоны 2 вторичной деформации COD приводит к неоднородности конечной деформации стружки по ее толщине, степень деформации в зоне 2 может в 20 раз и более превышать среднюю деформацию стружки.

Пластическая деформация зерен металла ниже поверхности резания на глубине 2 обусловленная силовым полем впереди режущего клина,

определяет напряженно-деформированное состояние и качество обработанной резанием поверхности.

Установлено, что при передних углах инструмента, толщины срезаемого слоя и скоростях резания, применяемых на практике, протяженность FQ зоны 1 резко уменьшается, ее границы ОА и 0В сдвигаются, приближаясь к некоторой линии ОЕ, наклонной к поверхности резания под углом ψ . Это

позволяет считать, что сдвиговые деформации локализуются в очень тон-

ком слое толщиной Χ, а семейство поверхностей скольжения можно заменить единственной плоскостью ОЕ, называемой условной плоскостью сдвига. В связи с этим углом ψ называется условным углом сдвига. Он яв-

ляется основным параметром, определяющим процесс стружкообразования. Пользуясь его величиной можно определить величины главных деформаций, ориентациюглавныхосей деформации иудельнуюработу деформации.

На практике для приближенной оценки обрабатываемости пластичных материалов резанием и степени пластической деформации стружки часто используют понятия о коэффициенте усадки, виде и форме стружки.

2.2.2. Вид и форма стружки

При резании пластических материалов возможно образование элементной, суставчатой (ступенчатой) или сливной стружки. При обработке хрупких материалов образуется стружка надлома. Первые три называют стружками сдвига, так как их образование связано с напряжениями сдвига, а стружку надлома − стружкой отрыва, так как её образование связано с растягивающими напряжениями. Элементная стружка состоит из отдельных, не связанных друг с другом, но одинаковых по форме и

25

размерами «элементов» срезанного слоя материала. Разделение стружки на части происходит в результате периодического разрушения срезаемого слоя по поверхностям скалывания. У суставчатой стружки «элементы» срезаемого слоя прочно связаны между собой, контактная сторона − гладкая, а свободная − с явно выраженными зазубринами. Сливная стружка не имеет заметных следов плоскостей сдвига, контактная сторона − отполированная, а свободная имеет бархатистый вид. Стружка надлома состоит из отдельных, не связанных друг с другом кусочков различной формы и размеров. Поверхность разрушения может располагаться ниже поверхности резания.

2.2.3. Усадка стружки

При резании металла в результате пластической деформации происходит изменение формы и размеров образовавшейся стружки по отношению к срезаемому слою. Это явление называется усадкой стружки и характеризуется коэффициентом усадки.

Так как объём металла после деформации практически равен объёму до деформации, а ширина стружки изменяется незначительно, то длина стружки lc становится короче длины срезаемого слоя l (продольная усадка стружки), а толщина стружки ac по сравнению с толщиной срезаемого слоя a увеличивается (поперечная усадка стружки) (рис. 2.2).

Продольная и поперечная усадки стружки характеризуется соответственно следующими коэффициентами: коэффициент укорочения

K l	= l / lC ,		(2.1)
коэффициент утолщения
K a	= a C / a ,	(b ≈	(2.2)
и на основании изложенного выше			bC ) коэффициент усадки
стружки		,	(2.3)
K = K l = K a

26

Рис. 2.2. Параметры срезаемого слоя и стружки при строгании

2.2.4. Влияние различных факторов на деформацию стружки

Вид, форма и коэффициент усадки стружки зависят от марки обрабатываемого материала, режимов резания, величин углов заточки инструмента и свойств смазочно-охлаждающей жидкости. В общем случае все факторы, способствующие снижению угла сдвига ψ и, тем самым,

увеличению площади поверхности, на которой действуют сдвигающие напряжения, (плоскость сдвига), способствуют ухудшению обрабатываемости резанием, а также возрастанию коэффициента усадки стружки. Например, по мере увеличения твердости и прочности обрабатываемого материала и подачи, уменьшения скорости резания (вне зоны наростообразования), переднего угла и угла наклона режущей кромки инструмента сливная стружка переходит в суставчатую, а затем в элементную.

При резании материалов, не склонных к наростообразованию по мере увеличения скорости резания коэффициент усадки стружки вначале быстро, а затем более медленно уменьшается (рис. 2.3). Указанное влияние скорости резания на К объясняется уменьшением коэффициента трения между стружкой и передней поверхностью инструмента при увеличении температуры на передней поверхности вследствие возрастания скорости резания.

27

Рис. 2.3. Схема влияния скорости резания на высоту нароста (кривая 3)

и коэффициент усадки стружки при резании материалов, не склонных к наростообразованию (кривая 1) и склонных к наростообразованию (кривая 2)

При резании материалов, склонных к наростообразованию (кривая 2), скорость резания на К влияет не монотонно. Уменьшение коэффициента К при увеличении скорости резания от V1 до V2 и его дальнейшее увеличение при возрастании скорости резания от V2 до V3 связано с действием на процесс стружкообразования нароста Н (кривая 3). При увеличении высоты нароста Н фактический передний угол инструмента увеличивается, вследствие чего степень деформации срезаемого слоя в зоне скоростей от V1 до V2 уменьшается. При возрастании скорости резания от V2 до V3 высота нароста уменьшается так же, как и величина фактического переднего угла, стремящегося к величине переднего угла заточки. Это вызывает увеличение коэффициента усадки стружки. При скоростях резания V > V3 нарост отсутствует, и скорость резания влияет на коэффициент К только через изменение коэффициента трения, величина которого уменьшается с увеличением температуры резания.

2.2.5.Методы определения коэффициента усадки

2.2.5.1.По длине стружки. Измеряют длину стружки по гладкому контуру гибкой нитью (тонкой проволокой), нить прикладывают к масштабной линейке и определяют ее длину. Длину пути резца при строгании определяют линейкой или штангенциркулем, при точении

−как длину дуги между пазами:

l = π D x / 360 ,

(2.4)

где х − угол между паузами, град.

2.2.5.2. По толщине стружки. Измеряют в 4...5 точках по ширине и длине стружки микрометром со специальными насадками толщину стружки и подсчитывают её среднее значение.

28

2.2.5.3. Весовой метод. Замеряют гибкой нитью длину стружки с точностью ± 1мм, определяют её массу m C , взвешиванием на аналити-

ческих весах. По формуле (2.5) рассчитывают коэффициент усадки.

K = mC /( S t l2 ρ) ,

(2.5

Массу стружки mC определяют с точностью до 1 мг. Плотность материала заготовки из стали, принимают ρ =7,8мг/мм3.

Лабораторная работа проводится на токарно-винторезном станке мод.16К20. Деталь закрепляется в трехкулачковом патроне ГОСТ 2675-80, поджимается центром задней бабки. Резец закрепляется в резцедержателе станка.

Снятая на различных режимах стружка измеряется микрометром

0-25 мод. 102 ГОСТ 6507-90.

2.3. Охрана труда и техника безопасности

При работе на токарно-винторезном станке необходимо выполнять следующие требования техники безопасности.

-Не разрешается студенту без присутствия учебного мастера включать станок.

-Станок должен быть заземлен.

-Не допускается работать без головного убора во избежание попадания волос во вращающиеся части станка.

-Одежда работающего должна быть аккуратна во избежание попадания ее во вращающиеся части станка.

-Над зоной резания должен быть защитный щиток, работающий должен иметь защитные очки от попадания отлетающей стружки.

-Не допускается низко наклоняться над деталью во время обработки во избежание попадания стружки на открытые поверхности лица.

-Не допускается брать незащищенными руками горячую стружку, чтобы исключить ожоги и порез рук.

2.4.Методикапроведенияэкспериментаиобработкарезульта-

тов

-Изучить разные типы стружек, представленные в коллекции.

-Установить и закрепить деталь на станке. Деталь закрепляется в трехкулачковом патроне, поджимается центром задней бабки.

-Установить и закрепить резец в резцедержателе станка.

-Измерить штангенциркулем диаметр d обрабатываемой поверхно-

29

сти детали, необходимый для подсчета скорости резания υ ρ по заданным числам оборотов n детали:

υ= π d n , (2.6)

ρ1000

-Изменяя четыре раза глубину резания t при постоянной подаче S и

постоянных оборотах детали n , т.е. при постоянной скорости резания υ ρ собрать стружку и уложить ее в соответствующие ячейки коробки.

-Изменяя четыре раза подачу S при неизменной глубине t и скорости резания υ ρ , собрать стружку и уложить её в коробку.

-Изменяя четыре раза число оборотов n детали, т.е. скорость резания

υρ при постоянных глубине резания t и подаче S собрать стружки в

ячейки коробки.

- Измерить микрометром 0-25 мод. 102 ГОСТ 6507-90 толщину aс

снятых стружек и занести показания в табл. 2.1.

- Определить толщину срезаемого слоя а для различных режимов обработки по формуле:

a = S sin ϕ .

(2.7)

Занести величину толщины а в табл. 2.1.

- Подсчитать коэффициент поперечной усадки k для различных режимов резания и занести его величину в табл. 2.1.

k =	a с ,		(2.8)
	a

-Исследовать влияние глубины резания на усадку стружки.

-Исследовать влияние подачи на усадку стружки.

-Исследовать влияние скорости резания на усадку стружки.

Таблица 2.1

Экспериментальные данные

t, мм	s,	n,	Vр	а,	a с	k =	a с		Примечание
	мм/об	об/мин	м/мин	мм
					мм		a

- Влияние глубины резания t, подачи S и скорости резания Vр на коэффициент усадки k представить на графиках (рис. 2.4). Линии зависимостей проводить между экспериментальными точками для графика K= f(t)

30