Что показывает коэффициент усадки стружки
Коэффициент усадки стружки
KL = G • 10 3 /Lcrab ‘
При точении ab = st, а поэтому
KL = G 10 3 /Lcrst
Коэффициент усадки стружки не может служить количественным показателем степени деформированности срезаемого слоя. На рис. 3 изображена связь между коэффициентом усадки и относительным сдвигом при различных передних углах инструмента. Хотя с увеличением коэффициента усадки в пределах его значений, встречающихся при применяемых режимах резания, относительный сдвиг при постоянном переднем угле g возрастает, но при различных передних углах одному и тому же коэффициенту усадки соответствует различная величина относительного сдвига.
Рис.3. Связь между относительным сдвигом e и KL при различных g
Если для оценки степени деформации срезаемого слоя пользоваться коэффициентом усадки стружки, то при kl = 1 можно прийти к выводу, что деформация при резании отсутствует, хотя срезаемый слой и превратился в стружку. Это противоречит элементарным законам механики, а из рис. 3 следует, что при KL = 1 относительный сдвиг не равен нулю, имея тем большую величину, чем меньше передний угол инструмента. Таким образом, коэффициент усадки стружки может являться лишь внешним и только качественным показателем тех деформационных процессов, которые происходят в срезаемом слое.
На коэффициент усадки стружки основное влияние оказывают род и механические свойства материалов обрабытываемой детали, передний угол инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая смазочно-охлаждающая жидкость.
Рис.4. Влияние скорости резания на высоту нароста Н (кривая 3) и KL для не склонных к наростообразованию (1) и склонных (2).
При резании материалов, склонных к наростообразованию (кривая 2), скорость резания на kl влияет не монотонно. Вначале при увеличении скорости резания коэффициент усадки уменьшается, достигает минимальной величины при определенном значении скорости v2, а затем вновь возрастает. При достижении скоростью резания значения v3 возрастание коэффициента kl прекращается и при скоростях резания v > v3 кривая 2 ведет себя так же, как и кривая 1. Уменьшение коэффициента kl при увеличении скорости резания от v1до v2и его дальнейшее увеличение при возрастании от v2 до v3 связано с действием на процесс стружкообразования нароста. Кривой 3 на рисунке показано изменение высоты нароста в интервале скоростей резания от v1 до v2 Возрастание скорости резания от v1 до v2 сопровождается увеличением переднего угла инструмента, вследствие чего степень деформации срезаемого слоя уменьшается. При скорости резания v2 фактический передний угол имеет максимальную величину и коэффициент kl достигает минимума. При возрастании скорости резания от v2 до v3 высота нароста уменьшается так же, как и величина фактического переднего угла, стремящегося к величине переднего угла заточки. Это вызывает увеличение коэффициента усадки стружки. При скоростях резания v > v3 нарост отсутствует и скорость резания влияет на коэффициент kl только через изменение коэффициента трения.
Влияние переднего угла на коэффициент kl представлено на рис. 4. По мере увеличения угла g коэффициент усадки стружки уменьшается, а горбы на кривых kl= f(v) сглаживаются. Кроме того, чем больше величина переднего угла, тем при большем значении скорости резания кривая klдостигает вторичного максимума. Последнее вполне естественно, так как при увеличении переднего угла исчезновение нароста происходит при больших скоростях резания. При углах g > 30° скорость резания практически не влияет на коэффициент усадки стружки.
На рис. 5 представлено влияние на коэффициент усадки стружки толщины срезаемого слоя. Кривые kl= f(v) имеют горбообразный вид, причем для меньших толщин срезаемого слоя вершины горбов сдвинуты в область более высоких скоростей резания. Из рисунка видно, что при постоянном переднем угле инструмента максимальные значения коэффициента усадки стружки не зависят от толщины срезаемого слоя, но klдостигает максимальной величины при различных скоростях резания.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Коэффициент усадки стружки А / определяет величину пластической деформации при резании. [2]
Коэффициент усадки стружки является некоторой количественной оценкой степени пластической деформации при резании металлов, а потому чем меньше усадка стружки, тем с меньшими пластическими деформациями протекает процесс резания и более благоприятны условия для стружкообразования и меньше удельный расход мощности ( работы) на обработку данной заготовки. [3]
Определение коэффициента усадки стружки методом взвешивания впервые было применено проф. [4]
Кроме указанного метода, коэффициент усадки стружки может быть определен методом взвешивания 1, который особенно применим для сильно завитой стружки, неудобной для измерения ее по всей длине. [5]
Кроме указанного метода, коэффициент усадки стружки может быть определен методом взвешивания, который особенно удобен для сильно завитой стружки, неудобной для измерения ее по всей длине. [6]
Такой необычный характер изменения коэффициента усадки стружки свидетельствует казалось бы о высокой обрабатываемости титановых сплавов: чем меньше усадка стружки, тем меньше затрачивается работы на ненужные пластические деформации, тем меньше усилий потребуется для срезания одного и того же объема металла. Действительно, исследования показывают, что сплавы титана по сравнению со сплавами на основе железа и никеля характеризуются меньшей пластической деформацией. [7]
С увеличением толщины среза уменьшаются деформации, характеризуемые коэффициентом усадки стружки k ( см. фиг. [13]
С увеличением толщины среза уменьшаются деформации, характеризуемые коэффициентом усадки стружки k ( см. рис. 50), а следовательно ( при одинаковых / и s), уменьшается сила Рг, тогда, как криволинейный участок режущей кромки вызывает большие деформации, создавая более тяжелые условия резания, а следовательно, и большую силу. [15]
УСАДКА СТРУЖКИ. КОЭФФИЦИЕНТ УСАДКИ.
При превращении срезаемого слоя в стружку размеры стружки по длине, толщине и ширине (рис. 1) отличаются от размеров срезаемого слоя, из которого стружка образовалась.
Рис.1. Размеры срезаемого слоя и стружки
При длине срезаемого слоя L, толщине а и ширине b длина стружки равна Lc, толщина аc, а ширина bc, причем Lc а; bc > b. Таким образом, по сравнению с размерами срезаемого слоя стружка короче, толще и шире. Степень изменения размеров стружки по сравнению со срезаемым слоем характеризуют тремя коэффициентами изменения формы: коэффициентом усадки или укорочения kl, коэффициентом утолщения Ка и коэффициентом уширения Кь:
Коэффициенты показывают, во сколько раз размеры стружки по длине, толщине и ширине меньше или больше соответствующих размеров срезаемого слоя.
Так как объем стружки равен объему срезаемого слоя, то Lab = Lcacbc, а поэтому КL = КаКь — Как указывалось выше, по коэффициенту усадки стружки можно определить величину угла сдвига b. Зависимость (1) получена при предположении, что уширение стружки отсутствует, т. е. что коэффициенты kl и Кa. равны. С учетом уширения стружки определение угла сдвига или относительного сдвига по формулам (33) и (35) необходимо вести не по коэффициенту усадки стружки kl, найденному экспериментально по длине стружки, а по расчетному коэффициенту усадки kl, равному
Рис. 2. Определение расчетного коэффициента усадки стружки
Если же на свободной стороне сливной стружки наблюдаются достаточно большие выступы и впадины (рис. 2) или стружка имеет суставчатую форму, то в формулу (1) необходимо ввести поправку. Принимая впадину стружки за треугольник, имеем
Выразив глубину впадины h в долях толщины h = xac получим
Тогда связь между коэффициентами формоизменения принимает вид
В основе вывода формулы (34) лежало положение о сплошности стружки и равенстве в связи с этим коэффициентов klи Ка. При ярко выраженной пилообразности сливной стружки или когда образуется суставчатая стружка, расчет угла сдвига, очевидно, нужно вести не по коэффициенту усадки стружки kl, найденному измерением длины стружки, а по расчетному коэффициенту усадки:
То же самое нужно сказать и об определении относительного сдвига по формуле (33).
Коэффициент усадки стружки можно определить двумя методами: измерением длины стружки и взвешиванием стружки. При использовании первого метода длину стружки ограничивают разделением длины срезаемого слоя на отдельные части. Например, в опытах при точении на болванке делают один или несколько пазов и фиксируют расстояние между ними. При прохождении лезвия инструмента через паз процесс резания прерывается. Стружку собирают и измеряют ее длину по контактной стороне. Если трудно получить непрерывную стружку в пределах достаточно большой длины срезаемого слоя, применяют весовой метод. Так как
10 Усадка стружки
Усадка стружки. Коэффициент усадки.
При превращении срезаемого слоя в стружку размеры стружки по длине, толщине и ширине (рис. 1) отличаются от размеров срезаемого слоя, из которого стружка образовалась.
Рис.1. Размеры срезаемого слоя и стружки
При длине срезаемого слоя L, толщине а и ширине b длина стружки равна Lc, толщина аc, а ширина bc, причем Lc а; bc > b. Таким образом, по сравнению с размерами срезаемого слоя стружка короче, толще и шире. Степень изменения размеров стружки по сравнению со срезаемым слоем характеризуют тремя коэффициентами изменения формы: коэффициентом усадки или укорочения kl, коэффициентом утолщения Ка и коэффициентом уширения Кь:
Коэффициенты показывают, во сколько раз размеры стружки по длине, толщине и ширине меньше или больше соответствующих размеров срезаемого слоя.
Так как объем стружки равен объему срезаемого слоя, то Lab = Lcacbc, а поэтому КL = КаКь — Как указывалось выше, по коэффициенту усадки стружки можно определить величину угла сдвига b. Зависимость (1) получена при предположении, что уширение стружки отсутствует, т. е. что коэффициенты kl и Кa. равны. С учетом уширения стружки определение угла сдвига или относительного сдвига по формулам (33) и (35) необходимо вести не по коэффициенту усадки стружки kl, найденному экспериментально по длине стружки, а по расчетному коэффициенту усадки kl, равному
Рекомендуемые файлы
Рис. 2. Определение расчетного коэффициента усадки стружки
Если же на свободной стороне сливной стружки наблюдаются достаточно большие выступы и впадины (рис. 2) или стружка имеет суставчатую форму, то в формулу (1) необходимо ввести поправку. Принимая впадину стружки за треугольник, имеем
Тогда связь между коэффициентами формоизменения принимает вид
В основе вывода формулы (34) лежало положение о сплошности стружки и равенстве в связи с этим коэффициентов kl и Ка. При ярко выраженной пилообразности сливной стружки или когда образуется суставчатая стружка, расчет угла сдвига, очевидно, нужно вести не по коэффициенту усадки стружки kl, найденному измерением длины стружки, а по расчетному коэффициенту усадки:
То же самое нужно сказать и об определении относительного сдвига по формуле (33).
Коэффициент усадки стружки можно определить двумя методами: измерением длины стружки и взвешиванием стружки. При использовании первого метода длину стружки ограничивают разделением длины срезаемого слоя на отдельные части. Например, в опытах при точении на болванке делают один или несколько пазов и фиксируют расстояние между ними. При прохождении лезвия инструмента через паз процесс резания прерывается. Стружку собирают и измеряют ее длину по контактной стороне. Если трудно получить непрерывную стружку в пределах достаточно большой длины срезаемого слоя, применяют весовой метод. Так как
Коэффициент усадки стружки
Коэффициент усадки стружки не может служить количественным показателем степени деформированности срезаемого слоя. На рис. 3 изображена связь между коэффициентом усадки и относительным сдвигом при различных передних углах инструмента. Хотя с увеличением коэффициента усадки в пределах его значений, встречающихся при применяемых режимах резания, относительный сдвиг при постоянном переднем угле g возрастает, но при различных передних углах одному и тому же коэффициенту усадки соответствует различная величина относительного сдвига.
Рис.3. Связь между относительным сдвигом e и KL при различных g
Если для оценки степени деформации срезаемого слоя пользоваться коэффициентом усадки стружки, то при kl = 1 можно прийти к выводу, что деформация при резании отсутствует, хотя срезаемый слой и превратился в стружку. Это противоречит элементарным законам механики, а из рис. 3 следует, что при KL = 1 относительный сдвиг не равен нулю, имея тем большую величину, чем меньше передний угол инструмента. Таким образом, коэффициент усадки стружки может являться лишь внешним и только качественным показателем тех деформационных процессов, которые происходят в срезаемом слое.
На коэффициент усадки стружки основное влияние оказывают род и механические свойства материалов обрабытываемой детали, передний угол инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая смазочно-охлаждающая жидкость.
Рис.4. Влияние скорости резания на высоту нароста Н (кривая 3) и KL для не склонных к наростообразованию (1) и склонных (2).
При резании материалов, склонных к наростообразованию (кривая 2), скорость резания на kl влияет не монотонно. Вначале при увеличении скорости резания коэффициент усадки уменьшается, достигает минимальной величины при определенном значении скорости v2, а затем вновь возрастает. При достижении скоростью резания значения v3 возрастание коэффициента kl прекращается и при скоростях резания v > v3 кривая 2 ведет себя так же, как и кривая 1. Уменьшение коэффициента kl при увеличении скорости резания от v1 до v2 и его дальнейшее увеличение при возрастании от v2 до v3 связано с действием на процесс стружкообразования нароста. Кривой 3 на рисунке показано изменение высоты нароста в интервале скоростей резания от v1 до v2 Возрастание скорости резания от v1 до v2 сопровождается увеличением переднего угла инструмента, вследствие чего степень деформации срезаемого слоя уменьшается. При скорости резания v2 фактический передний угол имеет максимальную величину и коэффициент kl достигает минимума. При возрастании скорости резания от v2 до v3 высота нароста уменьшается так же, как и величина фактического переднего угла, стремящегося к величине переднего угла заточки. Это вызывает увеличение коэффициента усадки стружки. При скоростях резания v > v3 нарост отсутствует и скорость резания влияет на коэффициент kl только через изменение коэффициента трения.
Влияние переднего угла на коэффициент kl представлено на рис. 4. По мере увеличения угла g коэффициент усадки стружки уменьшается, а горбы на кривых kl = f(v) сглаживаются. Кроме того, чем больше величина переднего угла, тем при большем значении скорости резания кривая kl достигает вторичного максимума. Последнее вполне естественно, так как при увеличении переднего угла исчезновение нароста происходит при больших скоростях резания. При углах g > 30° скорость резания практически не влияет на коэффициент усадки стружки.
На рис. 5 представлено влияние на коэффициент усадки стружки толщины срезаемого слоя. Кривые kl = f(v) имеют горбообразный вид, причем для меньших толщин срезаемого слоя вершины горбов сдвинуты в область более высоких скоростей резания. Из рисунка видно, что при постоянном переднем угле инструмента максимальные значения коэффициента усадки стружки не зависят от толщины срезаемого слоя, но kl достигает максимальной величины при различных скоростях резания.
I. Предохраняет режущую кромку от износа
ii. Увеличивает действующий передний угол ɣ(главный передний угол, кот находится между передней поверх. резца и плоскостью, проведенной параллельно основной плоскости перпендикулярно плоскости резания)
Недостатки:
· Повышение шероховатости обработанной поверхности
· При достижении своей мах величины нарост срывается, при этом повреждая поверхность
13. Усадка стружки. Факторы, влияющие на усадку стружки.
При срезании металла в результате пластического сжатия и сдвигов увеличивается толщина стружки по сравнению с толщиной срезаемого слоя. Так как объем металла после деформации практически равен объему до деформации, а ширина стружки изменяется незначительно, то длина стружки становится короче длины срезаемого слоя (пути резца). Это явление называется усадкой стружки, а отношение длины срезаемого слоя к длине стружки – коэффициентом усадки стружки.
Факторы, влияющие на усадку стружки:
· геометрические элементы режущей части инструмента, элементы режима резания, обрабатываемый и инструментальный материалы;
· толщина: при увеличении толщины среза, но при отсутствии нароста, усадка стружки уменьшается;
· СОЖ: значительно снижают усадку стружки;
· чем больше угол резания, тем больше усадка стружки;
· если увеличивать радиус закругления при вершине, то усадка стружки возрастает.
15. Теплообразование в зоне резания. Уравнение теплового баланса.
Уравнение теплового баланса:
Источники теплообразования в зоне резания:
· Θ деформации – количество теплоты образующейся в результате сдвига элементов стружки;
· Θ трение по передней поверхности – количество теплоты выделяющейся при трении стружки о переднюю поверхность инструмента;
· Θ трение по задней поверхности – количество теплоты образующейся при трении обрабатываемой поверхности о заднюю поверхность инструмента.
· Θ стружки – количество теплоты, уносимое стружкой из зоны резания;
· Θ стружки – количество теплоты, поступающее в тело инструмента;
· Θ стружки – количество теплоты, поступающее в заготовку.
Влияние различных факторов на температуру резания (глубина, подача, скорость, обрабатываемый материал).
Глубина резания. Этот параметр оказывает минимальное воздействие на температуру в зоне резания. С увеличение глубины резания общее количество теплоты увеличивается, так как увеличивается работа. Однако с увеличение глубины резания, возрастает и длина активной части режущей кромки участвующей в резании, что улучшает теплоотводность. Поэтому не смотря на то, что общее количество температур возрастает, температура в каждой точке контакта резца со стружкой и заготовкой будет возрастать незначительно.
Подача. С увеличением подачи возрастают силы резания, а следовательно и температура в зоне резания. Однако максимальные силы Pz возрастает в меньшей степени, чем возрастает подача.
Скорость. С увеличением скорости резания уменьшается силы резания, следовательно температура резания будет снижаться.
Обрабатываемый материал.
a. Чем выше предел прочности и твердость обрабатываемого материала, тем больше силы сопротивления резанию, следовательно большую работу требуется выполнить и большее количество теплоты будет образовываться в зоне резания.
b. Чем выше теплопроводность и теплоемкость обрабатываемого материала, тем интенсивнее отвод теплоты от зоны её образования, уходящий в стружку и заготовку, тем меньше температура поверхностных слоев режущего инструмента.
17. Влияние различных факторов на температуру резания (угол резания, главный угол в плане, главный передний угол, СОЖ).
На температуру в зоне резания оказывает влияние три угла:
· γ – главный передний угол;
· φ – главный угол в плане.
СОЖ. Использование СОЖ позволяет не только уменьшить тепловыделение, но и поглощает, и отводит часть выделяемой теплоты, снижая тем самым температуру в зоне резания. При чём, чем выше теплоемкость и теплопроводность СОЖ, тем выше эффект охлаждения.
18. Износ режущих инструментов (по передней и задней поверхностях, кривая износа, типы износа). *будет разбит на 2 части: 1 – типы износа, 2 – принципы износа*
Износ режущего инструмента только по задней поверхности наблюдается при обработке хрупких материалов, при резании которых образуется стружка надлома, не представляющая собой сплошного прочного тела. Износ по задней поверхности является также превалирующим в случае резания с малыми толщинами среза, при малых значениях задних углов и при обработке сталей и сплавов, обладающих ярко выраженным упругим последствием и сильным обработочным упрочнением.
Износ режущего инструмента только по передней поверхности происходит в случае обработки вязких металлов с большими сечениями среза, когда образуется устойчивый нарост, исключающий контакт задней поверхности с обрабатываемым материалом. В большинстве же случаев практики резания металлов инструмент изнашивается как по передней, так и по обеим задним поверхностям.
· Абразивный износ.Происходит в результате царапания и стирания отдельных участков поверхности инструмента твёрдыми включениями, находящимися в обрабатываемом материале.
· Адгезионный износ. Происходит в результате действия сил молекулярного сцепления. Для каждой пары материалов существует энергетический порог начала схватывания, обусловленный уровнем температур контакта.
· Усталостный износ.Микровыступы шероховатостей поверхностей под действием нормальной нагрузки сминаются и взаимовнедряются, из-за чего в области пятен касания возникают большие напряжения и деформации.
· Диффузионный износ.Наступает, когда температура контакта превышает критические значения начала химического взаимодействия материалов инструмента и заготовки.
· Окислительный износ.Происходит в связи с коррозией металлов в условиях активного охлаждения зоны резания и газонасыщением.
Критерии износа:
· Критерий блестящей полоски. При большой величине износа, металл на обрабатываемой поверхности детали сминается, образуя блестящие полоски.
· Силовой критерий. Можно судить о затуплении резца по резкому увеличению сил резания.
· Технологический критерий. Применяется при чистовой обработке деталей. Значительное увеличение износа сопровождается ухудшением шероховатости обрабатываемой поверхности.
· Критерий оптимального износа. При чёрновой обработке для обеспечения наиболее экономичного использования инструмента.