Токарная обработка (СПО)

Урок №8

Физические явления в процессе резания

Процесс резания сопровождается следующими явлениями :

• стружкообразование;
• тепловыделение:
• наклеп;
• нарост.

Исследования показали, что процесс резания металла — это скалывание частичек металла под действием силы, с которой передняя поверхность резца вдавли - вается в срезаемый слой. Скалывание частичек метал - ла происходит по плоскости сдвига  —  , расположенной к обрабатываемой поверх - ности под углом сдвига  1 = 30—40°.

В зависимости от обрабатывае - мого материала образуются раз - личные виды стружки: 1. С ливная , 2. С тупенчатая , 3. С калывания (элементная) , 4. Н адлома.

Сливная стружка получается при обработке мяг - кой стали, меди, сви н ца, олова, некоторых пласт - масс при высокой скорости резания. Эта стружка имеет вид спирали (рис. в) или длинной (часто путанной) ленты (рис.г).

Ступенчатая стружка образуется при обработке стали средней твердости, алюминия и его сплавов со средней скоростью резания. Она представляет собой ленту, гладкую со стороны резца и зазуб - ренную с внешней стороны (рис. б).

Элементная стружка (стружка скалывания) обра - зуется при обработке твердых и маловязких мате - риалов с низкой скоростью резания (например, при обработке твердых сталей). Отдельные эле - менты такой стружки слабо связаны между собой или совсем не связаны (рис. а).

Стружка надлома образуется при резании малоп л астичных материалов (чугуна, брон - зы) и состоит из отдельных кусочков

Усадка стружки. Каждый элемент стружки сдавливается под действием силы, прилагаемой со стороны передней поверхности резца, в резуль - тате чего стружка всегда имеет меньшую длину, чем длина той поверхности, с которой она срезана. Это явление называется усадкой стружки .

Энергия, затраченная на процесс резания превращается в другой вид - в тепловую энергию. В зоне резания возникает теплота резания . Более всего нагревается стружка (до 75% выделяющейся теплоты). До 20% теплоты воспринимает резец , около 4% - обрабатываемая заготовка и около 1% расх о дуется на нагрев окружающей атмосферы .При затуплении резца, схема распределения теплоты изменяется: резец и заготовка нагреваются в большей степени.

Стальная стружка, сходя по передней поверхнос - ти резца, успевает передать ему большую часть своей теплоты, поэтому инструмент, нагреваясь от трения и получая дополнительный нагрев от стружки, может перегреться и утратить режущие свойства . Режущая кромка такого перегретого инструмента приобретает с и ний оттенок и оплав - ляется. Оплавление режущей кромки - результат неправильного выбора режимов резания. Если резец не доведен до аварийного разрушения (оплавления), перегрев и в этом случае приводит к размягчению режущей кромки инструмента и ускорению износа.

Наклеп. Обработанная поверхность всегда имеет более высокую твердость, это результат наклепа поверхностного слоя обрабатываемого металла под действием деформации, сопровождающей скалывание элементов стружки. Глубина наклепанного с л оя достигает 1 - 2 мм . Степень наклепа и глубина наклепанного слоя зависят от механических свойств обрабатываемого материала (хрупкие металлы наклепываются меньше, чем вязкие), от геометрии резца (меньший передний угол резца вызывает больший наклеп), от режимов резания , смазки и других факторов . Наклеп снимают отпуском.

Нарост . При резании пластичных металлов на передней поверхности вблизи режущей кромки образуется «бугорок» металла, при - варившегося к передней поверхности. Это так называемый нарост. Причина его возникновения - некоторое притормажива - ние поверхностного слоя стружки при схо - де, по передней поверхности резца . Нарост обладает высокой твердостью, так как, наг - реваясь, а затем охлаждаясь, закаливается и, кроме того, значительно уплотняется (наклепывается )

При обдирочной обработке нарост , воспри - нимая на себя нагрузку, предохраняет пе - реднюю поверхность резца от перегрева и износа. Поэтому явление наростообразова - ни я при черновой обработке не вредно , а да - же полезно. Наростообразование при чисто - вой обработке - вредное явление , снижаю - щее точность и качество обработанной по - верхности. Нарост не удерживается дли - тельное время на резце, а периодически об - ламывается и увлекается между режущей кромкой резца и заготовкой .

Устранение причин наростообразования и получение высокого качества обработанной поверхности достигают следующими путями: 1. Р аботой в определенной зоне скоростей реза - ния. Наиболее интенсивно нарост образуется при скоростях резания 7— 80 м/мин (рис. в). При ма - лых скоростях резания (до 7 м/мин) температура в зоне резания недостаточна для спекания и зака - ливания нароста, а при больших скоростях реза - ния (выше 80 м/мин) нарост не успевает прива - риваться к резцу, так как уносится быстросходя-щей стружкой.

2. Обработку многолезвийными инст - рументами из быстрорежущей стали (развертки, метчики) и фасонными рез - цами, т. е. инструментами, которые должны обеспечивать малую шерохо - ватость, ведут на низких скоростях резания, а твердосплавными резцами, зенкерами, фрезами - на высоких скоростях резания ;

3. П рименением смазочн о – охлажда - ющей жидкости. Если поверхность рез - ца хорош o смазывается, нарост образу - ется в меньшей степени. В качестве С О Ж при чистовой обработке применя - ют осерненное масло ( сульфофрезол ), специальные многокомпонентн ые сос - тавы, жидкость с содержанием дисульфида молибдена Мо S 2 и др.

4 . Д оводкой или полированием пе - редней поверхности, при этом тре - ние стружки об инструмент резко снижается, уменьшается «притор - маживание» поверхностного слоя стружки и нарост практически не образуется.

Контроль усвоения материала урока.

1. Какой вид стружки образуется при обработке чугуна?

А. Элементная

Б. Сливная

В. Ступенчатая

Г. Надлома

2. Проставить распределение теплоты при резании

• Резец

• Деталь

• Стружка

• Атмосфера

1%

75%

20%

4%

3. При резании стружка имеет ….

А) меньшую длину, чем длина срезае - мого слоя

Б) большую длину, чем длина срезае - мого слоя

В) одинаковую длину

4. Степень наклепа зависит…..

А) от материала заготовки

Б) от геометрии резца

В) от СОЖ

Г) от всех перечисленных выше элементов

5. Чему равен припуск на сторону, если диаметр заготовки равен 80мм а диаметр детали 70мм?

А) 10мм

Б) 5мм

В) 2,5мм

6. При обработке каких материалов наростообразование интенсивнее?

А) Мягких сталей

Б) Твердых сталей

В) Чугуна

7. При каких скоростях резания наростообразование наиболее интенсивно?

А. До 7 м/мин

Б. От 7 до 80 м/мин

В. Свыше 80 м/мин

8. В каком случае наростообра-зование не является вредным?

А. При чистовой обработке

Б. При черновой ( обдирочной) обработке

В. И при чистовой и при черно-вой обработке

9. При резании стружка имеет ….

А) меньшую толщину, чем длина срезаемого слоя

Б) большую толщину, чем длина срезаемого слоя

В) большую толщину, чем ширина срезаемого слоя

10. Степень наклепа снижается при…..

А) увеличении переднего угла

Б) уменьшении заднего угла

В) увеличении подачи

Г) от всех перечисленных выше элементов

11. Какой вид стружки образуется при обработке сталей средней твердости?

А. Скалывания

Б. Сливная

В. Ступенчатая

Г. Надлома

12. Выделение теплоты при резании снижается при…..

А) уменьшении переднего угла

Б) уменьшении скорости резания

В) увеличении подачи

Г) от всех перечисленных выше элементов

Эталоны ответов:

1%

75%

4

20%

3

4%

1

2

1 – Г 2 –

3 – А 4 – Г 5 - Б 6 - А 7 - Б

8 – Б 9 – В 10 - А 11 - В 12 - Б

5 - (14-15) 4 - (11-13) 3 – (8-10)

2 - менее 8