Виды стружки при резании. Понятие о процессе образования стружки. Деформации срезаемого слоя при свободном прямоугольном резании

Сущность процесса резания металлов

В результате снятия припуска получается стружка. При этом снятый слой металла меняет свои размеры и форму. Отделение слоя металла от заготовки и образование стружки происходит под действием силы, приложенной к зубу фрезы, следовательно, -изменение формы срезанного слоя металла обрабатываемой заготовки также является результатом воздействия приложенной внешней силы.
Изменение формы какого-либо тела под действием силы называется деформацией . Если после прекращения действия силы первоначальная форма тела восстанавливается, деформация называется упругой . Если после прекращения действия силы тело не восстанавливает первоначальной формы, деформация называется пластической .
При резании металлов имеют место главным образом пластические деформации. Резец, внедряясь в металл под действием приложенной силы, изменяет форму поверхностного слоя металла обрабатываемой заготовки, сдвигая его частицы и превращая их в стружку.
Таким образом, процесс образования стружки состоит из врезания зуба фрезы в обрабатываемую заготовку, смещения одних частиц металла относительно других, образования элементов стружки и отделения образовавшейся стружки.

Образование стружки

Образование стружки происходит различно для вязких и для хрупких металлов.
Рассмотрим процесс образования стружки при обработке вязких металлов (мягкая сталь, медь, алюминий). Инструмент в момент начала врезания (рис 55, а) вдавливается з обрабатываемую заготовку по направлению стрелки и передней поверхностью сжимает металл. При этом сжатие, как это было установлено русским ученым проф. И. А. Тиме в 1865-1870 гг., впервые в мире научно обосновавшим законы резания, распределяется не на весь снимаемый слой дбвге , а только на часть его абвг . Сжатие вызывает сначала упругие деформации металла, но как только давление на площадку бв (рис. 55, б) превысит сопротивление срезу площадки аб , деформации становятся пластическими, и элемент стружки абвг сдвинется по направлению ба , а резец начнет сжимать следующий слой (рис. 55, в).

Вследствие сжатия образовавшийся элемент стружки слегка поворачивается около точки б, и таким образом получается изогнутая стружка, одна сторона которой, прилегающая к резцу,. совершенно гладкая, а другая - зазубренная, в виде пилы (рис. 56, а). Такую стружку, получающуюся от постепенного скалывания элементов снимаемого слоя, проф. И. А. Тиме назвал стружкой скалывания .

При обработке хрупких металлов (чугун, бронза, закаленная сталь) резец сначала углубляется в заготовку таким же образом, как при резании вязких металлов, но после некоторого углубления резца элемент стружки не скалывается, а отламывается, причем образующийся перед кромкой резца элемент (рис. 57, а) имеет форму, отличную от стружки скалывания. Обычно при этом вырывается часть металла, лежащая ниже вершины острия резца (рис. 57, б), вследствие чего обработанная поверхность получается недостаточно гладкой.

Получающаяся при обработке хрупких металлов стружка состоит из элементов неправильной формы, не связанных друг с другом и похожих на чешуйки (см. рис. 56, в). На стороне, соприкасавшейся с резцом, она имеет неровную поверхность, а на другой стороне - гладкую вогнутую поверхность. Проф. И. А. Тиме назвал такую стружку стружкой надлома .
В случае обработки металлов с малыми подачами и при небольших глубинах резания, но с большой скоростью отдельные элементы в стружке как бы сливаются и образуют так называаемую сливную стружку (см. рис. 56, б).

Виды стружки при фрезеровании

При фрезеровании имеет место прерывистое резание, так как каждый зуб, вступая в контакт с заготовкой, снимает поочередно свою порцию металла. Поэтому в процессе фрезерования получается стружка более короткая, чем, например, при точении.
Однако закономерности образования стружки являются общими и для фрезерования, где встречаются все рассмотренные выше виды стружки.
Так, при фрезеровании вязких металлов с большой подачей и глубиной резания, а равно при фрезеровании недостаточно вязких металлов средней твердости, как хромоникелевые и марганцовистые среднеуглеродистые стали, образуется стружка скалывания. При фрезеровании хрупких и твердых металлов получается стружка надлома.
Фрезерование вязких металлов с малыми подачами при небольшой глубине резания на большой скорости (чистовая обработка), а равно фрезерование твердых сталей при скоростных режимах резания дает сливную стружку.
Поверхность детали после фрезерования получается более чистой при образовании стружки скалывания и сливной стружки, чем в случае образования стружки надлома. После скоростного фрезерования, когда образуется сливная стружка, чистота поверхности достигает 7 - 8, поэтому часто отпадает необходимость в последующем шлифовании.

0

Первые исследования процесса образования стружки были сделаны И. А. Тиме; они относятся к 60-м годам минувшего столетия и до сих пор не утратили своей ценности. Работы И. А. Тиме были расширены и развиты К. А. Зворыкиным (1899 г.) и другими русскими исследователями.

Рассмотрим процесс образования стружки.

Закрепив металлический брусок 1 (фиг. 403, а) и установив резец 2 на определенную глубину t, приложим к резцу силу Р по направлению, параллельному поверхности бруска 1.

Резец под действием силы Р при перемещении врезается в обрабатываемый металл и сжимает часть металла. При этом сжатии возникает скалывающее напряжение в плоскости, параллельной к определенному направлению аа. Когда это напряжение достигает определенного значения, происходит скалывание элемента 1 (фиг. 403, 6 и в). При дальнейшем перемещении резца происходит скалывание элемента 2, затем 3, 4 и т. д.

В процессе резания вязких металлов отдельные элементы стружки под действием больших давлений сцепляются между собой, образуют непрерывную стружку, гладкой стороной обращенную к резцу и шероховатой наружу. При обработке хрупких металлов такого соединения между элементами стружки не наблюдается, и стружка отделяется от обрабатываемого образца в виде отдельных кусков.

Угол в между передней гранью резца и плоскостью аа называется углом действия.

Исследованиями Тиме установлено, что сумма углов действия р и резания о есть величина приблизительно постоянная и для различных металлов колеблется в пределах от 145 до 150°. При этом сумма указанных углов получалась приблизительно равной следующим величинам: ß + б = 145° при б = 45°, ß + б = 150° при б = 75°.

Угол ß 1 , образованный плоскостью скалывания и направлением движения, резца, называется углом скалывания.

Виды стружки. Все разнообразие видов стружки можно объединить в следующие основные виды: 1) стружка надлома, 2) стружка скалывания или элементная, 3) ступенчатая стружка и 4) сливная стружка.

Различия между приведенными типами стружки обусловлены следующими: признаками.

1. Стружка надлома получается при резании твердых и хрупких металлов. При врезании резца нельзя обнаружить заметных пластических деформаций стружки, которая вырывается кусками неправильной формы. Обрабатываемая поверхность получается шероховатой. Сама стружка со стороны, обращенной к резцу, получается неровной и неправильной формы. Стружка надлома может быть получена также при обработке и вязких металлов, если обработку вести с малым углом резания и с небольшой скоростью резания (фиг. 404, а).

2. Стружка скалывания (фиг. 404, б) образуется при обработке твердых. и недостаточно вязких металлов. Внешне она отличается от стружки надлома тем, что элементы ее между собой на некоторой длине соединены в виде ленты с шероховатостью на наружной части и более ровной поверхностью на передней части резца.

Ленты стружки скалывания имеют различную форму и состоят из отдельных элементов, механически связанных между собой в процессе их деформации и перемещения. Иногда может получаться стружка, состоящая из отдельных элементов, которые между собой настолько слабо связаны, что достаточно легкого прикосновения, чтобы они отделились друг от друга. Такая стружка скалывания называется элементной. Обработанная поверхность при стружке скалывания получается значительно более чистой, чем при стружке надлома.

3. Стружка ступенчатая (фиг. 404, в) получается при обработке металлов средней твердости при небольшой глубине резания и при хорошо заточенном резце. С внешней стороны стружка имеет шероховатую, в виде ступеней, поверхность, а со стороны резца гладкую поверхность; элементы стружки соединены между собой.

4. Сливная стружка (фиг. 404, г) получается при обработке вязких или весьма мягких металлов, как, например, медь, олово, свинец, мягкая сталь и т. п. Внешне она отличается от рассмотренных выше форм стружки тем, что имеет вид спирали, при этом элементы ее между собой не разделены и почти не заметны. Шероховатость у этой стружки наблюдается только на внешней стороне, т. е. в вогнутой части, а со стороны резца она имеет гладкую поверхность.

Сливную стружку можно получить также при обработке и не очень вязких металлов, если резание производить при небольшой глубине и при малом угле.

В процессе образования стружки ее элементы получают трапециевидную форму; при этом большее основание трапеции располагается со стороны передней грани резца. Вследствие этого стружка, представляющая собой совокупность ряда таких элементов, не получается прямолинейной, а завивается, отступая от передней грани резца. Такое формообразование стружки называют завыванием.

Коэфициент усадки. В процессе образования стружки наблюдается укорачивание стружки по длине и разбухание по ширине; это явление очень заметно при обработке вязких металлов и мало заметно при обработке хрупких; оно называется усадкой стружки. Величина усадки характеризуется коэфициентом усадки и обозначается через К.

Обозначая через l 0 длину элемента снятого слоя металла, а через l - длину полученного при этом элемента стружки, из чертежа, приведенного на фиг. 405, можно получить значение К:

Подставляя в эту формулу значение ß и ß 1 (из равенства,ß + б = 145° при б = 45° и ß + б = 150° при б = 75°), при б = 45° получим

Из приведенных выше расчетов следует, что с увеличением угла резания б коэфициент усадки уменьшается.

Наклеп металла при резании. В процессе обработки резанием слой металла, прилегающий к обрабатываемой поверхности, приобретает наклеп. Глубина наклепанного слоя зависит главным образом от геометрической формы резца, режима резания и свойств обрабатываемого материала; для вязких материалов она больше, чем для хрупких.

Нарост. В процессе резания металла на передней грани резца вблизи режущей кромки возникает нарост, состоящий из частиц обрабатываемого металла. Иногда высота такого нароста достигает нескольких миллиметров. Структура нароста существенно отличается от структуры обрабатываемого материала. Твердость материала нароста может достигать такой величины, что нарост сам может резать металл, из которого он образовался. Схема образования нароста показана на фиг. 406. Нарост уменьшает угол резания, если он больше 60°, предохраняет резец от нагрева и увеличивает его стойкость. Нарост отрицательно влияет на качество обрабатываемой поверхности, делая ее более шероховатой. Нарост появляется преимущественно при обработке вязких металлов. Замечено, что нарост возникает при некоторых средних скоростях резания. При малых и больших скоростях резания нарост имеет пониженное значение и уменьшается с увеличением переднего угла. Применение смазочноохлаждающих жидкостей уменьшает нарост.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Привет мои друзья! Сегодня мы поведем разговор про то какие виды стружки бывают, а также от чего зависит направление ее схода в ту или иную сторону. Вы подумаете наверное, что незачем уделять стружке столько внимания, но это не так если вы хотите быть действительно клевым инженером технологом.

Виды стружки.

Ни для кого не секрет, что при любом виде механической обработки металлов образуется стружка и виды стружки могут быть абсолютно разные. Когда мы то стружка разлетается в разные стороны на многие метры и засыпает пол. При обработке детали на токарном станке бывают различные виды стружки которые мы сейчас будем рассматривать ниже.

Основных видов стружки которая образуется при существует 3 вида и сейчас про каждый из них мы поговорим поподробнее.

Такая стружка образуется при обработке пластичных материалов которые имею высокую вязкость и название сливная не спроста, так как если посмотреть на процесс резания со стороны то создается впечатление, что она прямо струится или другими словами сливается вниз от резца.

Стружка скалывания.

Стружка скалывания называется так потому, что она не льется как в первом варианте а отлетает небольшими кусочками (сколами) эти сколы могут быть различных размеров по длине и конфигурации в зависимости от условий обработки. Возникает при обработке легированных сталей достаточно твердых (но не каленых).

Стружка надлома.

Такой вид стружкообразования как надлома образуется в процессе обработки хрупких материалов и по своему виду получается очень мелкая и сыпется как металлический «песок» 🙂 . Эта стружка наиболее удобна при ее удалении из станка, но она имеет большой минус, а именно забивается во все доступные щели в том числе и зазоры между направляющими станка, что приводит к их повышенному износу.

Виды стружки.Направление схода стружки при токарной обработке.

Что касается направления схода стружки то она зависит от геометрии заточки (углов) как видно на рисунке ниже мы его рассмотрим поподробнее. Хотя на нем и так все понятно 🙂 .

И так по номерам:

1. Угол наклона режущей кромки равен «0». Тогда стружка сходит в направлении перпендикулярно режущей кромке резца (на него).

2. Угол наклона режущей кромки положительное значение «+». Стружка плавно сходит в сторону где находится уже обработанная поверхность.

3. При отрицательном значении угла наклона режущей кромки стружка сходит в направлении движения резца.

Ну вроде бы все понятно:). Но если есть вопросы с радостью обсужу с вами в комментариях)))))).

Заключение. Виды стружки.

Пожалуй все! Сегодня мы с вами обсудили немаловажную тему которая называется — виды стружки и направление ее схода при токарной обработке. Да!!! если кто хочет, чтобы я написал про какую то тему конкретно напишите мне попробую помочь:). Вообще хочу вам сказать, что писать про темы металлообработки для меня одно удовольствие

Если статья вам понравилась нажимайте кнопочки соц. сетей внизу поста и оставляйте свои комментарии мне очень важно ваше мнение.

ДО ВСТРЕЧИ!!!

С вами был Андрей!

К атегория:

Токарное дело

Понятие о процессе образования стружки

Детали машин изготовляют из заготовок. Слой металла, который срезают с заготовки во время обработки, называют припуском. Заготовка - предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготовляют деталь.

Процесс резания сопровождается сложными физическими явлениями (пластическими и упру-

гими деформациями заготовки, тепловыделением, образованием нароста на режущей части инструмента), которые оказывают большое влияние на работу режущего инструмента, производительность труда и качество обработки. Для осуществления процесса резания на токарном станке необходимы два движения: главное движение и движение подачи. Главным движением является вращательное движение заготовки; на него расходуется большая часть мощности станка. Если подвести к вращающейся заготовке резец, то он проточит кольцевую канавку, а чтобы обработать заготовку по всей цилиндрической поверхности, необходимо перемещение резца вдоль ее оси.

Движение подачи - это поступательное движение резца, обеспечивающее непрерывное врезание его в новые слои металла.

На обрабатываемой заготовке различают следующие поверхности:
— обрабатываемая - поверхность, с которой должен быть срезан слой металла;
— обработанная - поверхность, полученная на заготовке после срезания слоя металла (стружки);
— поверхность резания - образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно режущей крлмкой. Поверхность резания может быть конической, цилиндрической, плоской (торцовой) и фасонной, в зависимости от формы режущей кромки резца и расположения ее относительно детали.

В машиностроении применяют различные режущие инструменты, но принцип их работы в основном сходен. Наиболее простой режущий инструмент - резец. Его режущая часть представляет собой тело клиновидной формы, которое под действием силы Р, передаваемой рабочим механизмом станка, врезается в поверхностный слой заготовки, сжимая его (рис. 5). В этом сжатом слое возникают внутренние напряжения. Когда при дальнейшем углублении резца внутренние напряжения превысят силы сцепления между молекулами металла, сжатый элемент 2 скалывается и сдвигается вверх по рабочей поверхности резца. Последующее движение резца сжимает, скалывает и сдвигает очередные элементы металла, образуя стружку*.

1. ДВИЖЕНИЯ , ОСУЩЕСТВЛЯЕМЫЕ СТАНКОМ , И ПОВЕРХНОСТИ НА ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ЗАГОТОВКЕ : а - при наружном точении, б - при подрезании и отрезании; 1 - обрабатываемая поверхность, 2 - поверхность резания, 3 -обработанная поверхность; I- главное движение, II - движение подачи

2. ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ СТРУЖКИ : 1 - заготовка, 2 - элементы стружки, 3 - резец

В зависимости от условий обработки и обрабатываемого материала образуется стружка различной формы.

Элементная стружка (стружка скалывания) образуется при обработке твердых и маловязких материалов с низкой скоростью резания (например, при обработке твердых сталей). Отдельные элементы такой стружки слабо связаны между собой или совсем не связаны.

Ступенчатая стружка образуется при обработке стали средней твердости, алюминия и его сплавов со средней скоростью резания. Она представляет собой ленту, гладкую со стороны резца и зазубренную с внешней стороны.

Сливная стружка получается при обработке мягкой стали, меди, свинца, олова, некоторых пластмасс при высокой скорости резания. Эта стружка имеет вид спирали или длинной (часто путанной) ленты. Стружка надлома образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

При обработке резанием превращение срезаемого слоя в стружку является одной из разновидностей процесса пластического деформирования материала, изменение под действием внешних сил формы материала без его разрушения. Срезаемые стружки имеют различные вид и форму которые зависят от химического состава, структурного состояния металла, режимов резания, геометрии режущего инструмента и пр. Основными факторами, влияющими на форму стружки, являются глубина резания и подача. Глубина резания влияет на ширину стружки, следовательно, и на ее форму.

Удовлетворительной считается стружка в виде коротких спиралей и запятых. Важную роль в процессе стружкообразованию играют главный угол в плане и радиус при вершине пластины. При разной глубине резания одна и та же режущая пластина будет образовывать и ломать стружку разными способами.

Впервые классификация стружки была предложена И.А. Тиме, все виды стружки были разделены по внешнему виду и строению на три основных группы: сливная стружка, стружка скалывания или суставчатая, стружка надлома.

Рис. 1. Виды стружек

Если обрабатываемый материал хрупок (чугун, бронза), то стружка получается в виде отдельных мелких кусочков неправильной формы (рисунок 1, г) такая стружка называется стружкой надлома. Если обрабатывается пластичный металл (мягкая сталь, алюминий), то отдельные элементы не отделяются друг от друга и стружка сходит с резца в виде ленты, завивающейся в спираль (рисунок 1, в), такая стружка называется сливной. При обработке металлов средней твердости образуется ступенчатая стружка (рисунок 1, б), она состоит из отдельных элементов соединенных между собой. Внутренняя поверхность такой стружки (обращенная к резцу) гладкая, а внешняя сторона ступенчатая. При обработке металлов средней твердости с очень малой скоростью резания образуется элементная стружка (рисунок 1, а), она состоит из отдельных деформированных элементов на связанных между собой.

Обеспечение образования короткой, легко удаляемой стружки особенно важно при высоких режимах резания, когда в единицу времени образуется большой объем стружки и необходимо обеспечить безостановочную работу оборудования и безопасность оператора.

Рис. 2. Способы ломания стружки

Известны четыре основных вида стружколомания:

А. Стружка ломается в процессе резания, благодаря правильно выбранным для данного обрабатываемого материала геометрии инструмента и параметрам режима резания.

Б. Стружка ломается от соприкосновения с задней поверхностью режущей пластины или корпуса резца. Такой метод, хотя и приемлем в ряде случаев, может привести к поломке режущей пластины.

С. Стружка ломается при контакте с обрабатываемой деталью, что может привести к увеличению шероховатости обрабатываемой поверхности, чаще всего данный способ неприемлем.

Д. Стружка ломается о специальный стружколом, прикрепленный на режущий инструмент или станок.