Усадка стружки, коэффициенты усадки, зависимость усадки от переднего угла и прочих условий обработки

Пластическая деформация срезаемого слоя характеризуется углом сдвига b₁, усадкой стружки и относительным сдвигом e.

Усадка стружки - это изменение геометрических размеров стружки по сравнению с размерами срезаемого слоя. Усадка стружки характеризуется тремя коэффициентами: коэффициентом утолщения К_а=а₁/а, коэффициентом уширения К_b=b₁/b и коэффициентом укорочения К_b=l/1_l, где а₁, b₁, l₁, соответственно толщина, ширина и длина стружки; а, b, l соответственно толщина, ширина и длина срезаемого слоя.

Согласно условию равенства объемов срезаемого слоя и стружки: а₁•b₁•l₁=а•b•l, связь между коэффициентами утолщения, укорочения и уширения сливной стружки выражается зависимостью: l/l₁=a₁/a=b₁/b. В большинстве случаев резания коэффициент уширения близок к единице, поэтому обычно принимают K_l=K_а.

Коэффициент K_l для сливных и элементных стружек, как правило, имеет величину большую единицы. Однако при обработке малопластичных материалов, например, титановых сплавов и некоторых видов пластмасс коэффициент может иметь величину меньшую единицы. Это явление называется "отрицательной" усадкой стружки.

Найдем связь коэффициента утолщения с углом сдвига b₁ (рис. 8.1).

Рис.8.1. Схема к определению коэффициента утолщения стружки

Из DADB и DАСВ:

.

Тогда

. (8.1)

Для пользования формулой (8.1) необходимо знать угол b₁, который определяется путем проведения довольно трудоемких экспериментов. Поэтому более удобной является формyлa, связывающая угол сдвига b₁ с коэффициентом утолщения стружки:

или . (8.2)

Как видно из формул (8.1) и (8.2), при оценке влияния переднего угла на деформацию следует учитывать и угол сдвига - по мере увеличения угла g коэффициент К_а уменьшается, что связано с улучшением условий деформации и схода стружки. При увеличении скорости резания коэффициент К_а также уменьшается (рис. 8.2).

Рис.8.2. Зависимость коэффициента утолщения стружки и высоты нароста от скорости резания при: 1 – резание без нароста; 2 – резание с наростом; 3 - высота нароста

 

Уменьшение коэффициента К_а при резании без нароста объясняется, с одной стороны, отставанием скорости деформации от скорости резания, что приводит к уменьшению зоны первичной деформации и степени сжатия срезаемого слоя, а, с другой стороны, с увеличением скорости резания растет затрачиваемая энергия и тепловыделение, что уменьшает прочность обрабатываемого материала и коэффициент трения стружки о переднюю поверхность лезвия инструмента.

При резании с наростом в диапазоне скоростей u₁…u₂ наблюдается снижение деформации за счет увеличения высоты нароста, увеличения переднего угла и улучшения условия резания. В диапазоне u₂…u₃ высота нароста уменьшается, что приводит к уменьшению переднего угла, ухудшению условий резания и повышению пластических деформаций. При значениях скорости резания больших u₃ степень пластической деформации снижается за счет роста температуры резания.

Наибольшее влияние на К_а оказывает толщина срезаемого слоя (рис. 8.3), причем при малых толщинах среза (для углеродистых сталей а £ 0,2…0,3 мм) с увеличением а наблюдается резкое уменьшение усадки стружки. При больших толщинах усадка стружки стабилизируется. Объясняется это тем, что малые толщины среза сопоставимы по величине с радиусом округления режущей кромки, способствующим увеличению деформации срезаемого слоя.

Рис.8.3. Зависимость коэффициента утолщения стружки от толщины срезаемого слоя