2.2 Типы стружек

При обработке резанием в различных условиях (геометрия инструмента, режим и т.д.) образуются различные виды стружек. Все их можно свести к 4 различным типам стружек (классификация И.А.Тиме). Стружка образуется в результате сильных деформаций срезаемого слоя.

Рисунок 23 – Типы стружек (классификация И.А. Тиме)

Стружка надлома получается при обработке хрупких материалов: чугуна, бронзы и т.д. Остальные – при обработке стали. При увеличении скорости, переднего угла, уменьшении подачи, твёрдости материала стружка изменяется от первого к последнему типу.

а) Элементная стружка.

Рисунок 24

Состоит из отдельных сильно деформированных, слабо связанных между собой элементов, примерно одинаковой геометрической формы и размеров. Она образуется при обработке твёрдых материалов на низких скоростях резания, при малых передних углах и больших толщинах срезаемого слоя. Резание осуществляется неравномерно. При резании образуются вибрации, что ухудшает чистоту обработанной поверхности. Длина контакта стружки с передней поверхностью невелика. Поэтому на передней поверхности вблизи главного лезвия концентрируются большие удельные нагрузки, требующие применения высокопрочных материалов. Износ инструмента происходит только по передней поверхности.

б) Суставчатая стружка.

Рисунок 25

Состоит из отдельных элементов в форме трапеции, которые деформированы по плоскости сдвига, а внутри элемент деформирован меньше.

Неравномерность нагрузки на инструмент ниже, так как элементы полностью не скалываются. Поэтому шероховатость ниже. Длина контакта стружки с передней поверхностью больше. Удельная нагрузка несколько ниже. Износ инструмента происходит как по передней, так и по задней поверхности.

в) Сливная стружка.

Рисунок 26

Представляет собой бесконечную ленту, сплошную, постоянную по величине. Контактная сторона стружки очень гладкая. А внешняя – B – имеет бархатистый вид. Имеет большую длину контакта с передней поверхностью резца. Сходит по передней поверхности с большей скоростью и изнашивает её наибольшим образом в месте максимального давления (в виде лунки). На передней поверхности образуется лунка. Изнашивается и задняя поверхность, но в меньшей степени. Нагрузка на резец самая плавная. Эта стружка самая опасная для работающего и окружающих.

г) Стружка надлома.

Образуется при резании хрупких материалов (чугун, бронза). Она состоит из отдельных частичек различной формы и материалов. Площадка контакта наименьшая. Удельные нагрузки максимальны. Нужно применять самый прочный твёрдый сплав. Процесс стружкообразования происходит за счёт упругих деформаций. Большая шероховатость получается за счёт выкрашивания.

2.2.1 Образование сливной стружки

Многочисленными исследованиями установлено, что сливная стружка образуется за счёт пластической деформации, которая имеет место в зоне резания перед режущим лезвием инструмента.

I – зона первичной пластической деформации;

У – зона упругих деформаций;

ОА – начало пластической деформации;

BO – конец пластической деформации;

II – зона вторичной пластической деформации

Рисунок 27

За счёт сил трения контактные слои стружки деформируются дополнительно. Зона АОВ непостоянна. Имеют значения размеры при малой скорости резания, при большой толщине срезаемого слоя и при большой вязкости обрабатываемого материала. С изменением указанных характеристик на противоположные зона I сужается. При условиях, близких к рабочим значениям, эта зона сужается до очень небольших размеров. И с практически допустимой погрешностью можно принять, что все пластические деформации происходят в условной плоскости сдвига, расположенной под углом сдвига b₁ к направлению вектора скорости резания. b₁ зависит от скорости резания.

Рисунок 28

С увеличением толщины среза срезаемого слоя угол сдвига также увеличивается.

Связь между углами b₁, w и g

Q – угол трения

V – скорость резания

Рисунок 29

С увеличением скорости резания сила трения F уменьшается. При этом происходит поворот равнодействующего вектора, т.е. уменьшается угол w, а угол b₁ – увеличивается.

С увеличением a - N увеличивается, F увеличивается незначительно, следовательно угол b₁ – увеличивается.

Влияние переднего угла g на b₁

При увеличенииg угол b₁ увеличивается.

Рисунок 30

Сила сдвига и касательные напряжения в условной плоскости сдвига.

,

,

где b – ширина срезаемого слоя,

mn – длина поверхности сдвига.

Превращение срезаемого слоя в стружку происходит путём простого сдвига.

КК` - абсолютный сдвиг,

- относительный сдвиг.

При перемещении режущего клина из одного положения во второе осуществляется деформация простого сдвига в элементарном малом объёме ABCD, который превращается в A`BCD` в стружку.