Процесс образования стружки

Категория:
Фрезерные работы


Процесс образования стружки

Сущность обработки металлов резанием заключается в удалении с заготовки поверхностного слоя металла в виде стружки с целью получения из нее детали нужной формы, требуемых размеров и качества поверхности. Исследования показали, что процесс резания металла — это скалывание частичек металла под действием силы, с которой передняя поверхность резца вдавливается в срезаемый слой.

В процессе резания выявлен ряд закономерных явлений, изучение которых позволяет правильно обосновывать выбор конкретных условий (режимов) резания, геометрии резца, смазочно-охлаждающей жидкости и др. Усадка стружки. Каждый элемент стружки сдавливается под действием силы, прилагаемой со стороны передней поверхности резца, в результате чего стружка всегда имеет меньшую длину, чем длина той поверхности, с которой она срезана.

Рис. 1. Схема усадки стружки

—

Сущность процесса резания металлов

В результате снятия припуска получается стружка. При этом снятый слой металла меняет свои размеры и форму. Отделение слоя металла от заготовки и образование стружки происходит под действием силы, приложенной к зубу фрезы, следовательно изменение формы срезанного слоя металла обрабатываемой заготовки также является результатом воздействия приложенной внешней силы.

Изменение формы какого-либо тела под действием силы называется деформацией. Если после прекращения действия силы первоначальная форма тела восстанавливается, деформация называется упругой. Если после прекращения действия силы тело не восстанавливает первоначальной формы, деформация называется пластической.

При резании металлов имеют место главным образом пластические деформации. Резец, внедряясь в металл под действием приложенной силы, изменяет форму поверхностного слоя металла обрабатываемой заготовки, сдвигая его частицы и превращая их в стружку.

Таким образом, процесс образования стружки состоит из врезания зуба фрезы в обрабатываемую заготовку, смещения одних частиц металла относительно других, образования элементов стружки и отделения образовавшейся стружки.

Образование стружки

Образование стружки происходит различно для вязких и для хрупких металлов.

Рассмотрим процесс образования стружки при обработке вязких металлов (мягкая сталь, медь, алюминий). Инструмент в момент начала врезания вдавливается в обрабатываемую заготовку по направлению стрелки и передней поверхностью сжимает Металл. При этом сжатие, как это было установлено русским ученым проф. И. А. Тиме в 1865—1870 гг., впервые в мире научно обосновавшим законы резания, распределяется не на весь снимаемый слой дбвге, а только на часть его абвг. Сжатие вызывает сначала упругие деформации металла, но как только давление на площадку бв превысит сопротивление срезу площадки аб, деформации становятся пластическими, и элемент стружки абвг сдвинется по направлению ба, а резец начнет сжимать следующий слой.

Рис. 2. Образование стружки при обработке вязких металлов

Вследствие сжатия образовавшийся элемент стружки слегка поворачивается около точки б, и таким образом получается изогнутая стружка, одна сторона которой, прилегающая к резцу, совершенно гладкая, а другая — зазубренная, в виде пилы. Такую стружку, получающуюся от постепенного скалывания элементов снимаемого слоя, проф. И. А. Тиме назвал стружкой скалывания.

При обработке хрупких металлов (чугун, бронза, закаленная сталь) резец сначала углубляется в заготовку таким же образом, как при резании вязких металлов, но после некоторого углубления резца элемент стружки не скалывается, а отламывается, причем образующийся перед кромкой резца элемент имеет форму, отличную от стружки скалывания. Обычно при этом вырывается часть металла, лежащая ниже вершины острия резца, вследствие чего обработанная поверхность получается недостаточно гладкой.

Получающаяся при обработке хрупких металлов стружка состоит из элементов неправильной формы, не связанных друг с другом и похожих на чешуйки. На стороне, соприкасавшейся с резцом, она имеет неровную поверхность, а на другой стороне — гладкую вогнутую поверхность. Проф. И. А. Тиме назвал такую стружку стружкой надлома.

Рис. 3. Виды стружки: а — стружка скалывания, б — сливная стружка, в — стружка надлома

Рис. 4. Образование элементов стружки при обработке хрупких металлов

В случае обработки металлов с малыми подачами и при небольших глубинах резания, но с большой скоростью отдельные элементы в стружке как бы сливаются и образуют так называемую сливную стружку.

Существует несколько способов охлаждения фрезы: жидкостью, поступающей струей из насоса при помощи шланга и направляемой на фрезу; жидкостью, поступающей тонкой струей в зону резания; жидкостью, распыленной ib виде тумана; углекислым газом и другими газообразными охлаждающими веществами.

Некоторые жидкости, применяемые при фрезеровании, служат не только для охлаждения инструмента и обрабатываемой детали, но и для уменьшения трения между режущими элементами зуба и обрабатываемой поверхностью. Такие жидкости называются смазочно-охлаждающими.

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей облегчает отделение стружки и улучшает качество обработанной поверхности. Жидкости, подаваемые в зону резания под давлением, вымывают стружку из впадин между зубьями фрезы, чем облегчаются условия работы инструмента.

Охлаждающие и смазочно-охлаждающие жидкости при фрезеровании применяют в зависимости от обрабатываемого материала и характера обработки.

Для охлаждения инструмента и обрабатываемой детали используют водный 5—10%-ный раствор ооды. Сода прибавляется для предохранения от коррозии станка, приспособления и обрабатываемой детали.

Наиболее распространенными смазочно-охлаждающими жидкостями являются эмульсии — раствор мыла в минеральных маслах, тщательно смешанный с водой — которые обладают хорошими охлаждающими и удовлетворительными смазочными средствами. При легких фрезерных работах применяют водную эмульсию, представляющую 6%-ный водный раствор эмульсола *. При получистовой и черновой обработке применяют масляную эмульсию, содержащую кальциевую соль олеиновой кислоты, которая образует на обрабатываемой поверхности тончайшую пленку, обеспечивающую смазку режущей кромки.

При обработке с большими сечениями стружки применяют смазочно-охлаждающие жидкости, образующие прочную масляную пленку, не разрушающуюся при высокой температуре и большом усилии резания. К ним относятся сульфофрезолы (осерненные минеральные масла) и смешанные масла (минеральное масло в смеси с продуктом, содержащим жирные кислоты) .

Охлаждающую и смазочно-охлаждающую жидкости следует подводить обязательно непрерывной струей и с первого же момента резания. Количество подаваемой жидкости при черновой обработке доводят до 30 л/мин, при чистовой — до 6 л/мин.

Если охлаждающую и смазочно-охлаждающую жидкости подавать непосредственно в зону резания тонкой струей со стороны задней поверхности зуба, то получается наибольший эффект и стойкость фрезы повышается в 3—5 раз. Для этого жидкость подводят к фрезе через специальную трубку-насадку с отверстием диаметром 0,2—0,3 мм под давлением 15—20 кГ/слг2 и выше от насоса высокого давления

Если охлаждающую и смазочно-охлаждающую жидкости подавать непосредственно в зону резания распыленной струей в виде тумана, то получается повышение стойкости фрезы в 2—4 раза. Этот метод особенно эффективен при чистовом фрезеровании, когда срезают тонкие слои металла. Для этой цели станок оснащают смесителем, залитым эмульсией. К смесителю подводят сжатый воздух из заводской сети давлением — но и выполняет роль смазки 5 кг/см2, который распыляет эмульсию в мельчайшие, не видимые простым глазом капельки, образующие туман, температура которого около 0°. Попав в зону соприкосновения зуба фрезы с обрабатываемой деталью, распыленная жидкость не только поглощает образующееся при резании тепло,

Рис. 5. Схема охлаждения зуба фрезы тонкой струей

Для повышения стойкости фрез за рубежом и в Советском Союзе, кроме жидкостей, успешно применяют газообразные охлаждающие материалы—сжатый ‘воздух, азот и углекислый газ. Применение углекислого газа весьма просто. Углекислота под давлением 60 кГ/см2 подается к станку из баллона по трубопроводу. Через наконечник с мелкими отверстиями углекислота подается в зону резания с температурой до —40°. Охлаждение углекислым газом рекомендуется при фрезеровании титана, нержавеющей и жаропрочной стали, хрома, никеля и других труднообрабатываемых материалов.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум