Название: Исследование режимов дробления и завивания стружки при токарной обработке - (Г.И. Смагин)

Жанр: Технические

Просмотров: 1139


1. основные теоретические сведения

 

Форма и габаритные размеры образующейся стружки зависят как от физических факторов процесса резания, геометрии передней поверхности инструмента, так и от параметров режима обработки.

При применении резца с любой геометрией вероятность появления дробленой стружки растет с увеличением подачи S и падает с ростом глубины t и скорости резания V. Графически это показано на (рис. 1):

t

s

 

 

v, м/мин

 

 

1

 

 

2

 

 

3

 

 

Рис. 1. Влияние режимов обработки на устойчивость

дробления стружки:

1 – область устойчивого дробления; 2 – область неустойчивого дробления;

3 – область отсутствия дробления;  при t = const.

 

Степень дробления стружки оценивается так называемым объемным коэффициентом W, представляющим собой отношение объема тары, предназначенной для сбора стружки, к объему металла стружки, находящейся в этой таре. С размельчением стружки объемный коэффициент W уменьшается. Для дробленной стружки W ≤ 20. Другим критерием оценки стружки по степени ее дроблености является тип получаемой стружки. По этому критерию стружка условно подразделяется на категории:

непрерывная стружка в виде путаной (прямой) ленты или цилиндрической спирали l > 100 мм – нераздробленная, W =

= 100…400;

цилиндрическая спираль с l < 100 мм – удовлетворительно раздробленная, W =30…50;

части цилиндрической спирали с S = 1…5 – дробленая, W = = 5…20;

кольцо или полукольцо – мелкодробленая, W ≤ 5.

Стружколомание всегда связано с завиванием стружки, которое подразделяют на естественное и искусственное. Естественное завивание стружки первично и происходит в процессе деформации срезаемого слоя и превращения его в стружку. При этом структура стружки приобретает отличие от структуры обрабатываемого материала, металл стружки становится более хрупким, характеризуется повышенной твердостью, в стружке появляются остаточные напряжения. Появлению хрупкости стружки за счет подкалочных явлений в немалой степени способствует использование смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Все это ведет к дроблению (ломанию) стружки. Стружколомание в полной мере зависит от того, насколько исчерпаны в стружке пластические свойства обрабатываемого материала.

Максимальная величина радиуса завитка стружки , которая еще может обеспечить разрыв волокон ее прирезцовой стороны и процесс стружколомания, определяется по соотношению

,                                 (1)

где S – подача мм/об; К – коэффициент укорочения стружки

(Кср = 2…2,5);  – главный угол в плане;  – относительное удлинение обрабатываемого материала.

К искусственному стружкозавиванию прибегают для получения необходимого завитка стружки с радиусом , для чего используют различные стружкозавивающие элементы, получаемые на передней поверхности резца: микролунки цилиндрической (рис. 2) и сферической форм (рис. 3) форм; канавки (рис. 4.) и порожки (рис. 5).

 

Рис. 2. Параметры микролунки

При стружколомании за счет мелкой лунки должно быть выдержано соотношение ; где R – радиус лунки. Лунку следует располагать в пределах длины контакта стружки с передней поверхностью лезвия. Расстояние f (см. рис. 2) от края лунки до главной режущей кромки выбирается как можно меньшим.

В этом случае создаются условия для полного обтекания лунки стружкой, в результате чего последняя будет копировать радиус лунки, что обеспечивает стружколомание. Однако чрезмерно малая величина фаски f ослабляет лезвие (пластину) в зоне главной режущей кромки. В этой связи максимально возможное значение фаски  (см. рис. 2). В качестве ориентира можно принимать

   при    мм/об.

 

Экспериментально установлено, что длина контакта q уменьшается при резании с СОЖ, с уменьшением подачи S, глубины резания t, а также увеличением скорости резания V и предела прочности обрабатываемого материала. Из сказанного следует, что микролунка не является универсальным средством стружколомания.

Коэффициентом дробимости сферических лунок выше, чем лунок цилиндрической формы (см. рис. 3).

 

 

Рис. 3. Сферические лунки на передней поверхности пластины

 

Для большой стружколомающей универсальности на пластине формируют две или три канавки, расположенные одна за другой параллельно режущей кромке (см. рис. 4).

 

 

Рис. 4. Форма передней поверхности с двойной канавкой

 

При удачном выборе параметров порожка (см. рис. 5) можно обеспечить стружколомание при определенных значениях t, S, и V, но доказано, что порожек неуниверсален. Недостатком порожка является существенное возрастание сил резания и возможное комкование стружки, приводящее в определенных случаях к склеиванию режущей кромки.

 

 

Рис. 5. Форма передней поверхности с порожком

 

Одним из способов искусственного завивания стружки и ее последующего ломания (дробления) является применение накладного стружколома. Схема завивания приведена на рис. 6.

 

 

Рис. 6. Схемы искусственного завивания стружки при помощи

накладного стружколома

 

На этой схеме точка А – точка отрыва стружки от передней поверхности пластины. В точке В стружка контактирует с накладным стружколомом и даже выходит из контакта с ним. ОА и ОВ – нормали соответственно к передней поверхности пластины и наклонной (рабочей) поверхности стружколома. Радиус R = OA = OB определяется из прямоугольного треугольника AOC

.                                     (2)

Пользуясь формулой (2), можно рассчитать величину уступа l, который обеспечивает завивание стружки с радиусом RC. RC =

= R, ; а  для стандартного наклонного стружколома.

В автоматизированном производстве применяют специальные устройства, обеспечивающие возможность дополнительных перемещений резца в направлении движения подачи (вибрационное или кинематическое дробление) с определенной частотой и амплитудой. Меняя частоту и амплитуду колебаний резца, можно изменять форму и размеры стружки.

При разработке технологического процесса механической обработки, технологу необходимо следить, чтобы соотношение параметров режима обработки не выходило за границы области 1 (рис. 1). Если это условие выполнено, можно считать, что нормальная работа оборудования в автоматизированном режиме будет обеспечена.

Если условие не выполняется и соотношение параметров режима S, t, V уходит в область 3, может произойти к аварийная ситуация.

Теоретические решения, позволяющие предсказывать форму образующейся стружки для широкого круга обрабатываемых материалов и условий обработки, не найдены. Поэтому границы областей 1, 2 и 3 обычно приходится определять экспериментально.