Презентация по Процессам формообразования и инструмент на тему "Физические явления при резании металлов"

• 1 слайд

  Физические основы процесса резания металлов
  

• 2 слайд

  Процесс стружкообразования
  

• 3 слайд

  Процесс стружкообразования
  Процесс стружкообразования был впервые рассмотрен в 1870г русским учёным И. А. Тиме при работе на строгальных станках.
  Тиме Иван Августович
  (11.07.1838, Златоуст - 05.11.1920, Петроград), горный инженер, ученый-механик, один из основателей науки о резании металлов
  

• 4 слайд

  Процесс стружкообразования
  - На срезаемый слой наносится сетка, представляющая собой элементное строение срезаемого слоя.
  - Если резец под действием силы Р приложить к обрабатываемой заготовке, то сначала будут действовать упругие деформации, которые перейдут в пластические.
  - По мере роста пластических деформаций в обрабатываемом металле возникают напряжения, и как только их величина достигает предела прочности обрабатываемого металла, происходит отделение стружки от основной массы металла.
  

• 5 слайд

  Процесс стружкообразования
  Отделение происходит по плоскости скалывания СВ, которая является плоскостью максимальных касательных напряжений. На практике плоскость СВ не имеет вида плоскости, а представляет собой поверхность неопределённой формы.
  

• 6 слайд

  Типы стружек
  Все обрабатываемые металлы можно разделить на хрупкие и вязкие.
  В процессе резания срезаемый слой испытывает упругие и пластические деформации.
  У хрупких металлов преобладают упругие деформации,
  У вязких металлов – пластические.
  При пластических деформациях (необратимых) происходит сдвиг частиц металла друг относительно друга, изменяется их форма; трение между ними вызывает выделение тепла.
  Деформированный и срезанный слой металла называется стружкой.
  
  

• 7 слайд

  Типы стружек
  

• 8 слайд

  Типы стружек
  Элементная стружка (редко встречается) образуется при обработке с малой скоростью резания твёрдых, маловязких металлов и при большой толщине среза.
  Эта стружка состоит из отдельных пластически деформированных элементов, слабо связанных или не связанных вовсе.
  

• 9 слайд

  Типы стружек
  Ступенчатая стружка получается при обработке вязких металлов со средней скоростью резания.
  Состоит из ряда элементов, достаточно прочно связанных между собой: прирезцовая сторона стружки гладкая, а противоположная – имеет зазубрины.
  

• 10 слайд

  Типы стружек
  Сливная стружка получается при обработке вязких металлов с высокой скоростью резания.
  Она сходит с резца в виде ленты, без зазубрин, как у ступенчатой стружки.
  

• 11 слайд

  Типы стружек
  Стружка надлома образуется при обработке твёрдых и хрупких металлов (чугун, бронза).
  Сила резца при этом не вызывает пластических деформаций, и она откалывается от обрабатываемой детали частицами неправильной формы, образуя на обработанной поверхности углубления и выступы, делающие её грубой, шероховатой.
  

• 12 слайд

  Нарост при резании металлов
  

• 13 слайд

  Нарост при резании металлов
  При обработке металлов резанием (особенно вязких) на передней поверхности у режущей кромки образуется нарост.
  Он имеет клиновидную форму и состоит из мелких, спрессованных частиц металла, приварившихся к инструменту под действием высокой температуры и давления стружки.
  

• 14 слайд

  Нарост при резании металлов
  Твёрдость нароста выше твёрдости обрабатываемого металла, и он сам может резать металл.
  Размеры нароста не стабильны: из-за сильного трения между стружкой и наростом, он разрушается частично или полностью, периодически восстанавливаясь за счёт новых частиц металла.
  

• 15 слайд

  Факторы, влияющие на образование нароста:
  1.Нарост образуется при обработке вязких металлов. При обработке чугуна, бронзы и других хрупких металлов, где имеет место стружка надлома, нарост образуется редко.
  2.На нарост влияет скорость резания. Исследования показали, что нарост не образуется при малых скоростях (до 5 м/мин). При увеличении скорости до 35 м/мин величина нароста может достигнуть мах. А при скорости резания более 80 м/мин отсутствует (его образованию препятствует высокая температура).
  3.Уменьшение угла резания, применение СОЖ способствует уменьшению деформации срезаемого слоя, а также снижают наростообразование.
  

• 16 слайд

  Положительное влияние нароста:
  В некоторых условиях обработки, например при черновых операциях, наличие нароста благоприятно влияет на процесс резания, т к при этом:
  уменьшается передний угол, что облегчает процесс образования стружки и снижает расход мощности.
  нарост предохраняет от истирания режущую кромку и заднюю поверхность резца.
  нарост удаляет от режущей кромки центр давления стружки на резец.
  

• 17 слайд

  Отрицательное влияние нароста:
  При чистовой обработке нарост нежелателен:
  нарост то разрушается, то образуется снова, при этом обработанная поверхность получается неровной, шероховатой
  при крупном наросте могут возникнуть вибрации, влияющие на чистоту обработки.
  
  

• 18 слайд

  Усадка стружки
  В результате деформации срезаемого слоя стружка оказывается короче того участка, с которого она срезана.
  Укорочение стружки по длине называется продольной усадкой стружки
  

• 19 слайд

  Усадка стружки
  Продольная усадка стружки характеризуется коэффициентом усадки k,
  т е k = L0
  L
  где L0 – длина участка, с которого стружка срезана;
  L – длина стружки.
  

• 20 слайд

  Факторы, влияющие на усадку стружки
  1. Геометрические элементы режущей части резца (угол резания, радиус при вершине резца)
  2. Элементы режима резания (скорость резания и подача)
  3.Смазывающе-охлаждающая жидкость значительно снижают усадку стружки и делают её менее зависящей от толщины среза.
  4.Обрабатываемый материал и его мех свойства. При обработке малопластичных материалов величина усадки значительно меньше.
  

• 21 слайд

  Упрочнение
  В результате пластического деформирования срезаемого слоя металла изменяются его мех свойства
  Такое явление называется упрочнением (наклёпом).
  Упрочнение происходит:
  в стружке,
  в обработанной поверхности
  на небольшом участке обрабатываемой поверхности.
  

• 22 слайд

  Упрочнение
  Достоинства:
  повышенные твёрдость, предел текучести и предел прочности, упрочненный слой более износостоек и вынослив,
  Недостатки:
  упрочненный слой становится более хрупким, а потому плохо выносит ударные нагрузки;
  поверхность получается шероховатой, ухудшается её сопротивление коррозии;
  повышенная твёрдость затрудняет последующую чистовую обработку.
  

• 23 слайд

  На величину и глубину упрочнения влияет:
  1. Св-ва обрабатываемого металла: Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем большему упрочнению он подвергается.
  2.Угол резания, радиус при вершине резца: Чем больше угол резания и радиус при вершине, тем выше упрочнение.
  3.Износ инструмента: При его увеличении по задней поверхности упрочнение сперва возрастает, а потом уменьшается.
  4.Скорость резания: При её увеличении упрочнение сперва увеличивается, а за тем уменьшается.
  5.Смазывающе-охлаждающие жидкости уменьшают глубину и степень упрочнения.
  

• 24 слайд

  Тепловыделение и распределение теплоты при резании
  При резании металлов происходит выделение большого кол-ва тепла. Основными источниками тепла является работа:
  1) затрачиваемая на пластические деформации в срезаемом слое;
  2) затрачиваемая на преодоление трения по передней и задней поверхностям резца.
  

• 25 слайд

  Общее кол-во теплоты определяется по формуле:
  
  Q = Pz V кал/мин,
  Е
  где Pz – сила резания кг;
  V – скорость резания м/мин;
  E – механический эквивалент теплоты, равный 427 кгм/кал.
  
  

• 26 слайд

  Уравнение теплового баланса
  Q=q1+q2+q3+q4,
  
  где Q – общее кол-во теплоты;
  q1 – кол-во тепла, уносимого стружкой, составляет 70-85%;
  q2 – кол-во тепла, остающегося в резце, составляет 15-20%;
  q3 – кол-во тепла, остающегося в обрабатываемой заготовке, составляет 5-10%;
  q4 – кол-во тепла, уходящего в окружающую среду, составляет 1%.
  

• 27 слайд

  На кол-во теплоты влияет:
  1.твёрдость и прочность обрабатываемого металла;
  2.скорость резания;
  3.размеры поперечного сечения стружки;
  4.передний угол резца;
  5.применение СОЖ.
  
  

• 28 слайд

  Износ инструмента
  При движении стружки по передней поверхности резца и соприкосновении его задних поверхностей с обрабатываемой деталью возникают большие силы трения, которые влекут за собой износ инструмента.
  В результате износа на передней поверхности образуется лунка, а на задней поверхности – площадка.
  

• 29 слайд

  Три периода в течении времени работы инструмента
  

• 30 слайд

  Три периода в течении времени работы инструмента
  1 – период приработки (начальный износ), в который происходит интенсивное сглаживание всех шероховатостей на трущихся поверхностях резца. Продолжительность этого периода может быть сокращена тщательной обработкой – шлифовкой и доводкой рабочих поверхностей инструмента.
  2 – период нормального износа – наиболее продолжительный, обычно составляет 90-95% всего времени работы инструмента. В течении этого периода инструмент постепенно изнашивается.
  3 – период катастрофического (недопустимого) износа. При достижении этого периода инструмент за очень короткое время теряет свои режущие свойства. При достижении этого периода необходимо прекратить работу и переточить инструмент.
  

• 31 слайд

  Виды износа
  Абразивный износ происходит в результате царапания инструмента твёрдыми составляющими стружки (карбиды легирующих элементов, литейная корка и окалина на заготовке). Интенсивность абразивного износа повышается при снижении скорости резания.
  

• 32 слайд

  Виды износа
  Молекулярный износ (адгезионный) происходит в результате действия сил молекулярного сцепления (прилипания, сваривания) между материалом заготовки (стружкой) и инструмента, вызывающих при скольжении отрыв мельчайших частиц инструмента. Молекулярный износ происходит при температуре ниже 900 град. Он уменьшается при повышении твёрдости инструмента.
  

• 33 слайд

  Виды износа
  Диффузионный износ происходит в результате взаимного растворения материала инструмента и обрабатываемого металла при обработке на высоких скоростях резания. Он происходит при температуре 900-1200 град. и повышается при повышении скорости резания.
  

• 34 слайд

  Критерии износа инструмента
  1. Критерий блестящей полоски.
  Резец считается изношенным и его надо перетачивать, когда на поверхности резания появляется блестящая полоска (при обработке стали) или тёмные пятна (при обработке чугуна). В данный момент некоторые точки режущей кромки начинают выкрашиваться; в этих местах резец производит сильное смятие поверхности резания и как бы полирует её. Появление блестящей полоски соответствует началу третьего периода износа. При дальнейшей работе в течении 1-2 мин произойдёт полное разрушение режущей кромки.
  

• 35 слайд

  Критерии износа инструмента
  2. Силовой критерий (критерий Шлезингера). Резец считается затупленным, когда начинается резкое увеличение сил резания (выявляется специальными приборами).
  

• 36 слайд

  Критерии износа инструмента
  3. Критерий оптимального износа.
  Находит применение в исследовательских работах. Оптимальный износ – это износ, при ктр общий срок службы инструмента получается наибольшим:
  М=КТ мин, где
  М – общий срок службы инструмента;
  К – количество переточек;
  Т – машинное время работы инструмента (стойкость).
  

• 37 слайд

  Критерии износа инструмента
  4. Технологический критерий.
  Инструмент считается изношенным, когда получаемый размер выходит из поля допуска. Критерий применяется в массовом производстве. Он наступает раньше, чем достигнет конца второго периода.