Наростообразование

При образовании сливной стружки часто наблюдается задерживание обрабатываемого металла на передней поверхности непосредственно около режущей кромки — происходит процесс наростообразования.

Явление нароста первым объяснил русский профессор Я. Г. Усачев. Все положения, выдвинутые им, были подтверждены в наше время [2]. Усачев установил, что структура нароста представляет собой тонкие слои металла, которые наложены друг на друга.

Процесс наростообразования заключается в том, что на передней грани резца присутствуют микронеровности (шероховатости), вследствие чего на ней задерживается слой металла, непосредственно прилегающий к передней грани. Объем заторможенного металла увеличивается, принимая различные формы (рис. 2.8). Это наслоение металла, названное наростом, сильно уплотнено и имеет высокую твердость, т.е. его структура отличается от структуры обрабатываемого материала и стружки [16].

Рис. 2.8. Процесс наростообразования:

а — величина нароста; 8 и 5) — углы резания до и после образования нароста соответственно

Образование нароста происходит следующим образом: 1) после заточки на передней грани резца остаются неровности; 2) под действием сил резания стружка вдавливается в эти неровности; 3) появляется заторможенный слой; 4) возникают большие силы трения, внутренние и наружные, между стружкой и резцом; 5) под воздействием силы трения в тонком слое прирезцовой части стружки возникают большие скалывающие напряжения, равные пределу прочности материала стружки на сдвиг, вследствие чего тонкий слой отходит от стружки и как бы приваривается к передней грани резца; 6) стружка скользит по этому слою и сильно упрочняет его; 7) так как поверхность заторможенного слоя стружки также имеет неровности, то процесс повторяется и нарост увеличивается; 8) с увеличением нароста до определенного объема передний угол возрастает, давление на переднюю грань уменьшается и соответственно уменьшаются сила трения, касательные напряжения в надрез- цовой части стружки, при этом прекращается увеличение нароста. Как только нарост достиг максимума, он начинает разрушаться под действием силы P_z, часть его вдавливается в обработанную поверхность, а большая часть уходит со стружкой; 9) далее процесс повторяется.

Объем нароста зависит от соотношения сил трения между образующей стружкой и передней поверхностью инструмента и сил внутреннего сцепления (сопротивления сдвигу) обрабатываемого материала. Чем больше сила трения превосходит силы внутреннего сцепления, тем больше объем нароста. При определенных условиях обработки на силу трения оказывает значительное влияние температура резания, которая прямо зависит от скорости резания V. Поэтому основной причиной изменения объема нароста с изменением скорости резания является температура резания. От нее зависит коэффициент трения стружки о переднюю поверхность инструмента. При низких скоростях, когда температура в зоне резания невелика, коэффициент относительно небольшой, поэтому нароста нет или он очень мал. При повышении скорости резания температура резания повышается, следовательно, увеличивается и коэффициент трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Когда он становится максимальным, нарост получает наибольшие размеры. Дальнейшее повышение скорости и температуры резания вызывает размягчение пограничных слоев металла, уменьшение коэффициента трения и объема нароста.

Для устранения процесса образования нароста и соответственно для уменьшения шероховатости обработанной поверхности необходимо:

О работать в зоне таких скоростей резания, когда нарост не образуется;

О уменьшить шероховатость передней поверхности режущего инструмента;

О увеличивать по возможности передний угол у (например, при у = 45° нарост почти не образуется);

О применять СОЖ, уменьшающие трение на передней и задней поверхностях режущего инструмента;

О уменьшать пластичность обрабатываемого материала путем применения специальной термической обработки.

При черновой обработке процесс наростообразования можно считать положительным явлением: нарост предохраняет от износа заднюю грань резца, а также переднюю грань резца, потому что зона контакта отдалена от передней грани. Кроме того, с образованием нароста увеличивается передний угол, вследствие чего уменьшается давление срезаемого слоя на переднюю грань.

При чистовой обработке нарост нежелателен, так как ухудшается чистота поверхности, теряется точность обработки вследствие изменения размера режущего инструмента, возникают вибрации из-за непостоянной толщины срезаемого слоя.

На нарост влияют: физико-механические свойства обрабатываемого материала и материала резца, геометрия срезаемого слоя, геометрические параметры резца, СОЖ, скорость резания.

Завивание стружки,усадка стружки и повышение                                      твёрдости в зоне деформации.

 Завивание стружки в спираль вызывается тем, что слои стужки, прилегающие к резцу, деформируются больше. Завивание вызывается и тем, что, встречаясь с резцом, особенно при наличии нароста, стружка в некоторой точке вынуждена резко изменить направление движения и изогнуться. Завиванию содействует также и неравномерное охлаждение стружки по толщине; сильнее охлаждаются ( а следовательно, и сжимаются) наружные слои стружки, так как в прирезцовых слоях действует теплота от трения о переднюю поверхность резца.  

Завиванию стружки содействует и неравномерное охлаждение стружки по толщине. Стружка сильнее охлаждается ( а следовательно, и сжимается) в наружных слоях, так как в прирезцовых слоях действует тепло от трения о переднюю поверхность резца.  

На завивание стружки оказывают влияние следующие основные факторы: угол резания, толщина среза ( подача), глубина лунки на передней поверхности резца, скорость резания и смазы-вающе-охлаждающая жидкость.  

На завивание стружки влияют угол резания, толщина среза ( подача), глубина лунки на передней поверхности резца, скорость резания и смазочно-охлаждающая жидкость. Применение смазочно-охлаждагощих жидкостей способствует уменьшению радиуса завивания стружки. Так как малозавитая лентообразная стальная стружка опасна для рабочего ( особенно при больших скоростях резания), наматывается на заготовку, обвивает резец, суппорт, мешает следить за процессом резания и неудобна для транспортировки, то приходится подвергать ее дополнительной деформации, завивая и ломая на мелкие куски с помощью специальных стружколомателей или стружко-завивателей  

Степень завивания стружки учитывается при конструировании канавок многолезвийного инструмента ( протяжки, фрезы и др.), в которых должна разместиться стружка.  

Степень завивания стружки учитывается при конструировании канавок многолезвийного инструмента ( протяжки, фрезы, и др.), в которых должна разместиться стружка.  

Так как завивание стружки, ее усадка и упрочнение являются результатом пластической деформации при резании металлов, а последняя влияет также и на степень шероховатости обработанной поверхности, то можно сказать, что пластическая деформация, завивание стружки, усадка стружки и шероховатость обработанной поверхности имеют глубокую

физическую связь.  

Так как завивание стружки, ее усадка и упрочнение являются результатом пластической деформации при резании металлов а последняя влияет также и на степень шероховатости обработанной поверхности, то можно сказать, что пластическая деформация, завивание и усадка стружки, а также шероховатость обработанной поверхности физически связаны.  

Так как завивание стружки, ее усадка и упрочнение являются результатом пластической деформации при резании металлов, а последняя влияет также и на микрогеометрию обработанной поверхности, то можно сказать, что пластическая деформация, завивание стружки, усадка стружки и чистота обработанной поверхности имеют глубокую физическую связь.  

Для ломания и завивания стружки с успехом может быть использован экранный стружколоматель конструкции инж.  

Для ломания и завивания стружки с успехом может быть использован экранный стружколоматель конструкции инж.