 |
4.1.1 Типы стружек, условия и схемы их образования
|
|
|
|
Первые исследования процесса стружкообразования были выполнены в 1886 г. русским ученым И. А. Тиме, который установил, что на характер образующихся стружек влияют примеси в обрабатываемом металле, параметры резания, геометрические параметры инструмента и свойства смазывающе-охлаждающей технологической среды (СОТС). Им же была предложена классификация типов стружки.
В зависимости от условий обработки срезанный слой (стружка) может иметь тот или иной вид. Так, при обработке пластичных металлов (сталей) имеют место три основных типа стружек – элементная, суставчатая и сливная, а при обработке малопластичных металлов – стружка надлома.
Одной из основных характеристик физико-механических свойств обрабатываемого материала является так называемая предельная степень деформации 
, при которой напряжения достигают предела прочности и начинается процесс разрушения [6]. По величине обрабатываемые материалы подразделяются на:
а) малопластичные (чугуны, некоторые латуни и бронзы, часть литейных сплавов из всех групп обрабатываемых материалов);
б) пластичные (сталь и другие материалы с относительным удлинением при растяжении 
> 0, 08... 0, 10).
Результаты многочисленных исследований показывают, что тип образующейся при резании стружки определяется рядом факторов:
– пластическими свойствами обрабатываемого материала, задающими уровень предельной степени деформации материала 
в соответствии с температурно-скоростными условиями обработки;
– достижимой при заданных условиях обработки максимальной величиной степени деформации 
, определяемой в основном передним углом инструмента и скоростью резания;
– долей объёмности деформации, определяемой соотношением размеров срезаемого слоя 
.
|
|
|
Следует отметить, что в зависимости от этих условий по макроструктурному строению можно различить следующие типы стружек.
Сливная стружка (рис. 4. 3). Угол текстуры в основной массе стружки постоянен, стружка является цельным телом.
Необходимо иметь в виду, что на величину влияют температура и скорость деформации.
При стружкообразовании степень деформации обрабатываемого материала изменяется от нуля (начальная граница зоны стружкообразования) до конечной величины (конечная граница зоны стружкообразования).
Величина конечной степени деформации зависит от условий резания (в частности, при уменьшении переднего угла инструмента возрастает), поэтому возможны различные соотношения между и . Если 
, то процесс разрушения отсутствует и образуется сливная стружка.
Сливная стружка получается при обработке материалов с высокой скоростью резания. Она сходит с резца в виде ленты без зазубрин, присущих суставчатой стружке.
Чем больше скорость резания, вязкость обрабатываемого металла, меньше угол резания и толщина среза, и выше поверхностная активность СОТС, тем стружка ближе к сливной.
| 
|
|
Рис. 4. 3. Сливная стружка | |
Основными признаками сливной стружки являются её сплошность (непрерывность, отсутствие признаков разрушений) и постоянство в основной её массе угла текстуры. В зависимости от режимов резания, геометрии инструмента, свойств обрабатываемого материала и др. сливная стружка может иметь вид: путанной, винтовой или цилиндрической спирали, дробленной полукольцами и др. Поверхность стружки, обращенная к передней поверхности инструмента, гладкая, а при высоких скоростях резания – отполирована и блестит. Её противоположную поверхность называют свободной поверхностью стружки. Она покрыта мелкими зазубринами и при высоких скоростях резания имеет бархатистый вид.
|
|
|
Элементная стружка (рис. 4. 4. ). В ряде случаев ее элементы отделены друг от друга или соединены слоем, сформированным в результате процессов на передней поверхности инструмента. Угол текстуры в зоне конечного сдвига элемента и в зоне контакта элемента с передней поверхностью имеет наименьшие значения (в зоне контакта стружки с передней поверхностью инструмента его нужно рассматривать по отношению к этой поверхности).
При этом 
, происходит процесс разрушения и образуется элементная стружка. В процессе стружкообразования степень деформации не сразу достигает значения , поэтому процесс разрушения является конечной стадией образования элемента.
В связи с малой величиной при резании малопластичных материалов в основном образуется элементная стружка.
Элементная стружкаполучается при обработке твердых и маловязких металлов с малой скоростью резания. Она состоит из отдельных пластически деформированных элементов, слабо связанных или вовсе не связанных между собой.
| 
|
|
Рис. 4. 4. Элементная стружка | |
Образование таких элементов стружки было наглядно показано еще проф. И. А. Тиме, положившим начало научному исследованию процесса стружкообразования.
Суставчатая стружка (рис. 4. 5). Угол текстуры в стружке переменен, на свободной её стороне наблюдаются периодические изменения формы, но сама стружка является цельным телом.
Суставчатая стружкаобразуется при резании с большими передними углами ( 
) и высокими скоростями резания с очень малой величиной .
| 
|
| Рис. 4. 5. Суставчатая стружка | |
Суставчатая стружка получается также при обработке сталей со средней скоростью резания. Надрезцовая сторона такой стружки гладкая, а противоположная сторона имеет зазубрины с выраженным направлением отдельных, прочно связанных между собой элементов.
Стружка надлома (рис. 4. 6). Получается при обработке малопластичных металлов (твердый чугун, твердая бронза). Состоит из отдельных элементов, разнообразных по форме и не связанных между собой.
Опережающая трещина при образовании стружки надлома распространяется сразу вдоль всей поверхности сдвига, по которой она отделяется от основной массы металла. Такая «сыпучая» стружка пластически мало деформирована, она создает резко неравномерную нагрузку на систему «станок-приспособление-резец-заготовка». Обработанная поверхность при такой стружке получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. Будучи слабо связанными между собой, элементы стружки надлома имеют малое относительное перемещение по передней поверхности резца.
|
|
|
| 
|
| Рис. 4. 6. Стружка надлома | |
Кроме указанных типов стружек при обработке сталей могут образовываться и промежуточные виды стружки.
Следует также отметить, что образование стружки надлома происходит очень редко, только при резании с большими толщинами среза и передними углами при малых скоростях резания.
|
|
|
