CC BY
14
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 85 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1957 г.
ДЕФОРМАЦИЯ СТРУЖКИ ПРИ СИЛОВОМ РЕЗАНИИ
МЕТАЛЛОВ
П. Н. ОБУХОВ (Представлено проф. докт. техн. наук А. М. Розенбергом)
Процесс резания металлов на больших подачах отличается от свободного резания и обычного несвободного резания тем, что деформация металла при резании, в результате наличия второй режущей кромка параллельной подаче, существенно изменяет процесс образования стружки. Если процесс образования стружки при обычном, несвободном резании можно считать аналогичным процессу образования стружки при свободном резании и тем самым упростить все дальнейшие выводы, то процесс образования стружки при резании резцом с двумя режущими кромками при подачах равных или больше глубины резания существенно отличается от процесса стружкообразования при свободном резании. В этом случае приобретает большое значение изучение формы и положения поверхности сдвигов, распределение и измерение степени деформации в зоне деформации при резании. Изучение этих вопросов необходимо также с точки зрения дальнейшего внедрения высокопроизводительного метода обработки металлов—силового резания резцом типа конструкции В. Колесова, который представляет собой некоторую частную форму из форм резцов, которыми можно осуществить снятие обратных или равнобоких стружек.
Учитывая, что в литературе до настоящего времени нет достаточно полных исследований вопросов измерения усадки стружки, направления схода стружки по передней грани, положения и формы поверхности сдвига при резании с обратными и равнобокими стружками, в настоящей статье и будут изложены результаты исследований этих вопросов.
Общее представление процесса стружкообразования при резании резцом с двумя и тремя режущими кромками
На фиг. 1 представлена схема процесса образования стружки пр^ свободном резании. Если принять во внимание уширение стружки, то плоскостью сдвига в этом случае можно считать плоскость АВОС, расположенную под одинаковым в любом продольном сечении углом ^ к направлению движения резания. В действительности это будет не плоскость, а некоторая зона сдвигов, или зона деформации, которая по своей толщине очень незначительна и составляет десятые и даже сотые доли миллиметра; об этом указывает, например, Т. Н. Лоладзе [1] и другие авторы. Если принять эту зону за плоскость, то тогда в случае свободного резания площадь плоскости сдвига определится очень просто:
а.Ь
&
где а—толщина среза, Ь—ширина среза. Направление движения
стружки по передней грани будет перпендикулярно режущей кромке ВО.
Как видно из схемы, о форме плоскости сдвига можно судить по линии пересечения плоскости сдвига с боковой поверхностью срезаемого слоя ВАСО и по режущей кромке ВО, от которой начинаются сдвиги.
Для того, чтобы представить возможную форму поверхности сдвига при резании двухкромоч-ным резцом были проведены специальные опыты по „резанию" пластилина. С такого пластично-
Фиг. 1
Фиг. 2
го материала срезались стружки значительного размера (в X ^ = Ю X Юлш), л методом остановки резания получались корни „стружек41. Рассмотрение корней „стружек" позволило представить схему образования равнобо-кой стружки, как показано на фиг. 2, а обратной стружки на фиг. 3.
Равнобокая стружка (фиг. 2) получалась тогда, когда сечение среза АВСО представляло собой ромб, со стороной АВ — ВС. Равнобокой такая
стружка была названа именно потому, что сечение среза при ее образовании представляет собой квадрат, или равносторонний ромб. На корне „стружки" из пластилина была видна граница перехода срезаемого слоя в стружку AD'C. Верхнее ребро „стружки" D'D2 образовывалось переходом ребра D'D* срезаемого слоя в „стружку". Движение „стружки" по передней грани резца соответствовало направлению BD\_AC (перпендикулярному диагонали сечения среза АС).
Если зона деформации и при таком методе резания будет очень узкой и ее можно принять за поверхность, и если сдвиги начинаются от самой режущей кромки, то можно предположить, что поверхность сдвига в случае образования равнобокой стружки будет состоять из двух пересекающихся плоскостей в виде треугольников AD'B и ВПС. В случае же образования стружки трапециедального сечения (как получается при. резании с подачами немного меньшими и, наоборот, большими глубины резания) поверхность сдвига будет представлять две пересекающиеся плоскости в виде треугольника и трапеции. При этом, если стружка по-
s 1
лучается обратная (при резании с->-, как показано на фиг. 3)г
t sin ср
то треугольная плоскость kD'B располагается на главной режущей кромке, а трапециедальная BD'D^C на вспомогательной; если же стружка получается обычной, то эти плоскости от режущих кромок поменяются местами.
Таким образом, при „резании" пластилина было установлено, что по конфигурации режущей кромки резца, по форме поперечного сечения стружки и по форме корня стружки можно относительно судить о форме поверхности сдвига и, следовательно, о самом процессе деформации.
Фиг. 3
Оказалось, что при резании меди, свинца и стали формы корней стружек при резании с соответствующими подачами, глубинами резания и соответствующими резцами получаются подобными корням „стружек" из пластилина. Причем, граница перехода срезаемого слоя в стружку в этих случаях была видна еще более отчетливо.
Доказать, что поверхности сдвигов являются достаточно близкими к плоскостям и могут быть приняты за плоскости при всех расчетах, связанных с определением деформации стружки и сил резания, можно следующим образом. Путем специальных опытов было доказано, что направление схода стружки по передней грани резца совпадает с перпендикуляром к диагонали АС поперечного сечения среза. Поэтому плоскость, проходящую через линию пересечения поверхностей сдвига BD' и через перпендикуляр BD можно назвать плоскостью схода стружки. В случае, если поверхности сдвига являются плоскостями, в любых сечениях корня стружки, параллельных плоскости схода стружки, должны получиться одни и те же постоянные для данного корня величины углов ßb между направлением движения резания и направлением поверхности сдвига.
Проверка этого предположения была осуществлена при резании стали 12 ХНЗА. Эта сталь была выбрана в качестве обрабатываемого материала потому, что ее высокие пластичные свойства способствовали получению при резании чисто сливных стружек.
Резание осуществлялось на токарно-винторезном станке „Hasse Wrede", резцом с напаянной пластинкой твердого сплава Т15К6. Для получения корней стружек использовался метод мгновенной остановки процесса резания при помощи приспособления „падающий резец". Резцом с передним углом 7 = + 8°, с вспомогательной режущей кромкой, расположенной параллельно подаче, при s = 2,40 мм\об и t= 1 мм был получен корень обратной стружки. Полученный корень стружки был заплавлен в баббит, и затем в трех, параллельных плоскости схода стружки, сечениях были приготовлены продольные шлифы. На всех трех шлифах была отчетливо видна граница перехода обрабатываемого материала в стружку в виде очень тонкой, узкой зоны, начинающейся от режущей кромки и проходящей до точки перехода обрабатываемой поверхности во внешнюю поверхность стружки.
Анализ таких шлифов позволяет считать зону деформации плоскостью или поверхностью.
Измеренные на всех шлифах углы ß, во всех сечениях оказались равными 15°. Можно предположить, что именно в плоскостях, параллельных плоскости схода стружки, происходят сдвиги, в результате которых образуется текстура стружки, причем эти сдвиги происходят в одинаковых направлениях в любом сечении стружки. Это доказывается не только равенством углов ßj в любом продольном, параллельном плоскости схода стружки сечении, а также еще следующим опытом.
Если предположить, что сдвиги в зоне деформации происходят в разных направлениях в зависимости от конфигурации режущих кромок, то бчевидно отдельные зерна в стружке будут по разному ориентированы, и тогда на шлифе поперечного сечения стружки это можно будет обнаружить. Был проведен специальный опыт. На тяжелом станке (мощность мотора главного привода 40 кет) была снята толстая равноСокая стружка резцом с двумя режущими кромками. Стружка была снята при s=4,2 мм/об, ¿ = 3,70 мм и v = 75 м/мин с болванки из стали 12 ХНЗА. На этом режиме стружка получилась сливной, с едва заметными на боковых сторонах следами отдельных элементов. Поперечное сечение стружки равнялось приблизительно 19 мм2. Был приготовлен шлиф поперечного сечения этой стружки,на котором после травления 5 % раствором азотной кис-
лоты обозначилась текстура. Изучение текстуры привело к выводу о равномерности и одинаковой ориентированности зерен по всему пеперечному сечению стружки.
Считая, что зону деформации можно представить ввиде поверхности, состоящей из нескольких плоскостей в случае несвободного резания, и что форма поверхности сдвига определяется конфигурацией режущих кромок резца и связана с формой поперечного сечения стружки, нетрудно представить процесс образования стружки при резании резцом с переходной режущей кромкой, расположенной под углом с?' к направлению подачи. Схема такого процесса представлена на фиг. 4.
Как следует из схемы, форма поверхности сдвига в этом случае получается довольно сложной и состоит из 4 пересекающихся плоскостей: на главной режущей кромке—ААВ^В, на переходной режущей кромке— АВВ]С и на вспомогательной режущей кромке—многоугольник СВ^^О и А ВРЕ.
Определение относительного сдвига
Из рассмотренных схем процесса образования равнобокой и обратной стружек, в основе которых лежит положение о том, что сдвиги в отдельных, параллельных плоскости схода стружки, плоскостях происходят в одинаковом направлении и что поэтому углы ^ в этих плоскостях одинаковы, можно сделать вывод о том, что и относительные сдвиги в этих сечениях будут одинаковыми, а их подсчет можно производить по обыч-
ной методике [2]. Для доказательства этого обратимся к фиг. 5, на которой представлен корень равнобокой стружки.
На этой фигуре <7 — плоскость схода стружки, т—плоскость в сечении параллельном плоскости схода стружки, асЬеа—поверхность сдвига. Плоскости т к д при пересечении с поверхностью сдвига образуют линии направления сдвигов, наклоненные под одинаковым углом ¡^ к направлению движения резания. Так как основная часть деформации стружки получается в очень узкой зоне деформации, которую можно принять за поверхность асЬеа, то тогда в сечении <? линией максимальных сдвигающих напряжений можно считать линию се. Положение этой линии определяется углом Выделим в этом сечении некоторый объем металла шириной х, ввиде очень тонкой пластинки, расположенной в этой плоскости, в форме параллелограмма cdfe. До деформации этот параллелограмм занимал положение cfgey причем точка / лежала на ребре с{ обрабатываемой поверхности. В процессе образования стружки точка / переместилась в точку й, лежащую на внешнем гребне стружки, а точка
g переместилась в точку /. Тогда относительный сдвиг в данном тонком
д
сечении будет з =-—, где А — длина линии се, или или fg.
х
Фиг. 5
А = л.ctg ßj + x.tg (ß, — 7), откуда
г r= Ctg ßj + tg (ßj — f).
To же самое можно получить и в сечении т: ß
:-9 Где длина линии сх1и или dx fl9 или fxgi.
xi
Я = х,. ctg ßi + xx tg — 7), откуда £i"Ctgß14-tg(ß1 —т).
Следовательно, в сечении т Это можно получить так же и в
любом другом сечении, параллельном плоскости схода стружки.
Следовательно, для определения относительного сдвига £ необходимо знать угол и передний угол резца.
Направление схода стружки по передней грани резца
Направление схода стружки по передней грани резца, определяющее положение плоскости схода стружки и, следовательно, определяющее возможность подсчета угла в значительной степени зависит от режимов резания s и t, а также от конфигурации режущих кромок резца. Если исходить из относительной роли участия каждой режущей кромки резца в процессе резания, то направление схода стружки по передней грани резца определится следующим образом.
Назовем углом схода стружки ф угол между проекцией направления движения стружки по передней грани резца на основную плоскость и направлением подачи, и определим этот угол для простейшего случая обычного резания резцом о передним углом 7 = 0°, с двумя режущими кромками, одна из которых расположена под углом ср=0° (фиг. 6).
Ранее указывалось, что при резании пластилина было замечено, что направление схода стружки во всех случаях оказывается близким перпендикулярному к диагонали площади среза. Если исходить из относительной роли режущих кромок в процессе резания, то направление схода стружки должно быть перпендикулярным дйа-гонали площади среза, в данном случае—AM. Тогда простейшие тригонометрические вычисления дадут:
ВО = s.cos ф; ВО = V• cos (180 — ср — ф); отсюда:
s. cos Ф = b'. cos (180° — ср — Ф).
Поделим обе части уравнения на Ъ'\ s
V
COS ф = cos
(180° —ср)-ф
s _ cos (180° — ср) cos ф
br cos ф
S
sin (180°—ср) sin ф COS Ф
sin ср —[— cos ср = sin <р.tg<J>; но Ъг
COS ср -f- sin cp.tgü;
, тогда:
sin
- Sin Ср -f COS ср = sin ср. tg ф.
í
Поделим все члены уравнения на sin ср и получим: s .
--ctg© = tg ф, откуда окончательно:
ф = arc tg
t
+ ctg ?
Нетрудно получить то когда s>¿.
же самое для обратной и равнобокой стружки,
Полученная зависимость была проверена экспериментально при резании стали 12ХНЗА резцом с двумя режущими кромками. Опыты проводились на станке ДИП-300, резцами с <р = 60°, 0° при постоянной! глубине резания 1 мм и различных подачах 5 = 0,21 2,40 мм/об.. Результаты опытов представлены на фиг. 7.
30' г' 6е в' 40° г' V 6° в9 50' г'Л' В' 8* 60' г0 к
?с: г1
Фиг. 7
Сплошной линией на этом графике показана теоретическая зависимость, -пунктирной—результаты опытов. Каждая опытная точка представляет собою среднее значение в серии из 10—12 опытов при разных скоростях резания от 30 до 120 м/мин. На этом же графике представлены углы схода стружки, подсчитанные по соотношению составляющих силы резания
РУ
—— , измеренных гидравлическим динамом-етром, и углы схода стружки
Рх
при -у = —¡_ 10°, если этот угол затачивать на резце не от той или иной режущей кромки, а в направлении схода стружки. В этих опытах до подачи 5 = 1,15 мм/об получались обычные стружки, а при больших подачах—обратные.
Как следует из графика, результаты опытов отклоняются от теоретической кривой максимум на 6%, причем при обычных стружках в сторону уменьшения, а при обратных стружках в сторону увеличения 6. Видимо, несколько сказывается привалирующее влияние той режущей кромки, которая выполняет большую роль в процессе резания. Однако, такая небольшая разница в практических расчетах не даст большой ошибки.
Очень важно, что углы схода стружки, подсчитанные по соотношению
р
составляющих сил резания —у— очень близки к измеренным в опыте. Это
^х
свидетельствует о том, что процесс деформации определяет величину и направление равнодействующей силы резания, а расположение ее направления в плоскости схода стружки (о чем свидетельствуют результаты опытов), позволяет производить расчет сил резания в горизонтальной, плоскости Рх и Ру по углу схода стружки ф.
Следует так же указать, что передний угол ? не влияет на угол схода стружки, если он будет заточен на резце в направлении схода стружки.
Несколько изменится формула для подсчета угла схода стружки в случае резания резцом с переходной режущей кромкой. В этом случае
'направление схода стружки так же остается перпендикулярным диагонали площади среза. Аналогичные предыдущим тригонометрические вычисления приводят к следующей формуле для подсчета угла схода стружки ф в этом случае:
ф ™ arc tg
ср — главный угол в плане,
ср' — угол в плане переходной режущей кромки, 5 — подача, t — глубина резания, а — длина переходной режущей кромки.
Таким же образом можно определять углы схода стружки при самой разнообразной геометрии передней грани режущего инструмента.
Уширение стружки
tg ? 1 -
а
Sin ср'
а , , s
- COS ср А--
t t
, где
Снятая в процессе обычного резания стружка оказывается, как правило, шире, чем ширина среза, то есть деформация стружки происходит и в направлении по ширине стружки. Это же самое должно иметь место и в процессе силового резания. Но, если при обычном резании ширина среза и ширина стружки являются понятиями вполне определенными, то в процессе силового резания, особенно когда стружка получается равно-бокой, понятие ширины стружки и среза, а также и самого процесса уши-рения оказывается неопределенным. Действительно, что же считать за ширину стружки, которая в поперечном сечении представляет трапецию или треугольник? Или, что считать за ширину среза, если сечение срезаемого слоя представляет собой параллелограмм или ромб?
Рассмотрим случай образования равнобокой стружки при резании резцом с 7 — 0° и обратимся для этого к фиг. 2. Площадью среза в этом случае является ромб АВСО с диагональю АС. Можно допустить, что при резании металл должен уширяться равномерно во всех свободных направлениях, пропорционально толщине слоя в соответствующем направлении, причем при резании это уширение будет максимальным у нижнего основания стружки и исчезающим по мере приближения к вершине стружки П. В данном случае резания возможность уширения у металла имеется только в направлениях вдоль режущих кромок от вершины 5, то есть в направлениях ВА и ВС. Следовательно, можно допустить, что уширение в направлении ВА будет равно отрезку Л/7, пропорциональному ВА (фиг. 8), а в направлении ВС равно отрезку СЕ, пропорциональному длине режущей кромки ВС.
„ ВЕ ВЕ РЕ г
Нетрудно ¡представить, что отношения-=-—- =
ВА ВС АС
•(где уширение стружки, всегда >1); то есть уширением в любом случае можно считать отношение ширины основания реальной стружки, которую легко замерить на стружке, к диагонали площади среза, подсчитываемой из данных режимов резания 5, Ь и геометрии передней грани резца.
Фиг. 8
Определение угла и площади поверхности сдвига
Учитывая основные положения, рассмотренные в предыдущих разделах, процесс образования обычной стружки при резании двухкромочным резцом с положительным передним углом 7 можно схематично представить,, как показано на фиг. 9. На этой фигуре заштрихованные плоскости образуют поверхность сдвига, сплошной толстой линией показан срезаемый слой, а штрихпунктирной линией—часть сходящей по передней грани резца стружки трапециедального сечения. При режимах силового резания во всех случаях стружка получается весьма значительных размеров, поэтому без существенной ошибки у такой стружки можно измерить ширину нижнего основания АХС\ или А2СХ и ее высоту ОхО' или О/О/. Обозначим АХСХ~ЬЧ а 010/ = ах. Зная эти размеры, а также 5, о, 7 оказывается возможным геометрически определить угол ¡^ и площадь поверхности* сдвига <3, имеющие место при данном режиме резания.
Фиг. 9
В соответствии с имеющимися на фиг. 9 обозначениями вывод формул можно представить коротко в следующем порядке:
Pi = W 4- т;
RO RD '
= • Д01 = ВОа-ОА; ОгО., — .tg 7;
Из А ВО2'С0: В02'=----и тогда:
Sin ф (ctg ср -(- Ctg ф)
s
BOi —--^í.tgT, окончательно:
sin ф.cos 7. (ctg ср ctg ф)
tg#li =-----tgT.
ах. sin ф. cos у. (ctg ср -f- ctg ф)
Таким образом, определяется угол ßj. Для дальнейших выкладок понадобятся углы ß2' и ß3'. Формулы для определения получаются весьма просто
FO
tg р/ --L; ЕО, = ВО,. sin (ср + Ф), тогда
, Q/ ВО] .sin (ср 4- Ф) , 0, . , . ,,
■tgßa = -----= tgß/.sm 0? + ф).
ах
FO
tg ß3' -L ; FOi - ВОх. sin Ф, тогда
4 ах
± о / ВОх. sin ф , . tgíV =-- = tgjv.sn^.
¡Выведем теперь уравнения для подсчета площади поверхности сдвига Q.
Q = Q,41D'0'ß -Qbo'C, -
Если предположить, что то
COS 7 COS Y sin ср. cos 7 sin ср. COS 7
t
ПО' = D02 = DC~ 0¿C; DC'-=ZAB = Из A BOoC: 0>C ~
Sin cp.cos 7
s
sin cp. COS ф (ctg О. + ctg Ф)
и тогда
ПО' - ----:--- \ Е0' =
sin ср .COS у sin ср . COS f (ctg ср -(- ctg Ф) cos ¡V
Тогда окончательно получим:
Q A.D'O'B
(ctg ср + ctg Ф) J 2 . sin ср . cos т . cos ß'2 .Площадь треугольника ВО'С определится просто
• Qbo'C = =
2 cos J cosß^
Яво'С —
2.С057 .С05 Р1;
■Формула для определения общей площади поверхности сдвига после подстановки и преобразований получится:
<2
а,
2 сое? I вш <р.соб
+
^^ 1 сое В/ 1
Фиг. 10
Аналогичным образом выводятся и зависимости для обратной стружки. Схема образования такой стружки представлена на фиг. 10, а окончательный вид формул будет следующий: = р/ +
а^ъ'т ф.соэ т tgЭз/ = tgP1^siп(? + ф);
— ;
а,
2 СОБ
БШ ср
Л С.
¿\siri (<р + ф) 1 ,
_ созВ/
з!п ф.СОБрз'
+
С05
В этих формулах £—размер, учитывающий влияние радиуса обрабатываемой детали на положение границы перехода срезаемого слоя ОгО/ в стружку. Схематично это представлено на фиг. 11, из которой видно, что если бы срезаемый слой не имел кривизны, то линия перехода обрабатываемой поверхности в стружку спроектировалась бы в точке Л*, а не в точке О', как получается на самом деле. Из этой фиг. очень просто определяется V
Ф иг . 11
Г
г. эш
агс сое
ах
Таким образом по внешним параметрам стружки и режиму резания подсчитывается угол ¡^ и площадь поверхности сдвига при силовом резании резцом без переходной режущей кромки. В случае образования равнобокой стружки можно пользоваться формулами как для обычной, так и для обратной стружки.
Определение продольной усадки стружки
В настоящее время продольная усадка стружки С* подсчитывается из отношения длины среза к длине снятой стружки ——, исходя из равен-
Л
ства объемов срезаемого слоя и стружки, вес которых будет одинаков. Вес срезаемого слоя можно выразить формулой: О — 10.ъЛ.йУд где: й — вес срезаемого слоя, 10 — длина срезаемого слоя, йуо — удельный вес обрабатываемого металла.
Отсюда можно узнать длину среза 10 —-
зЛМуО
дится взвешиванием снятой стружки.
Следовательно, продольная усадка стружки будет
мм. Вес О нахо-
/
в
к
ex.sA.dyd
где:
/, — длина снятой стружки. Но для определения угла
стружки, а усадку по толщине, то есть
1 нужно знать не продольную усадку
ах
а.
где а! —толщина стружки.
а а0 — толщина среза, иначе нужно ввести поправку на уширение стружки.
Допустим, объем срезаемого слоя будет ю — 10.а0.Ь0 мм?, а объем стружки V — 1г.ах.Ьи где
Ь0 — ширина срезаемого слоя, Ьх — ширина стружки.
Тогда 10.а0.Ь0. — 11.а1.Ь1 и если —— = > 1 (уширение), то
Ьо
ао К ^ ¿г
0 — , иначе говоря, усадка по толщине будет меньше
продольной усадки на величину уширения стружки íb.
cos 7 cos 7
Тогда tg pi =
— sin 7 —2--sin 7
<*0
Таким образом, определяется продольная усадка стружки и угол pi в случае обычного несвободного резания, когда подача значительно меньше глубины резания.
При резании резцом с двумя режущими кромками толщина среза а() и толшина стружки ах получают неопределенное выражение, так как они являются переменными в разных продольных сечениях, хотя их отношение Я' остается постоянным. Поэтому очевидно, что данная методика
определения продольной усадки стружки при силовом резании будет формальной, не отражающей действительной картины процесса.
Выше указывалось, что углы в разных продольных сечениях стружки при резании на больших подачах будут одинаковыми и была дана методика подсчета этих углов при резании двухкромочным резцом. Зная
угол pi можно определить отношение , которое в любом сечении
стружки также будет одинаково, по формуле:
, 0 cos 7 ах COS7 , . tg Pi = —-, откуда -= + sin 7.
--sin 7 а° tefc
Это второй вариант подсчета продольной усадки стружки.
Наконец, из представленных схем деформации можно получить третий вариант формулы для определения Если продольная усадка стружки есть отношение поперечного сечения стружки к поперечному сечению среза, то для обычной стружки можно написать:
- поперечное сечение стружки пл. A2D,0/C/
С, =-Z---^-=-—1—!- (фиг. 9)
s.t гЛ
О/ О '
или С; ~ (AiCx + Di'Oi —-—L, здесь: AlCl = b1 (ширине стружки), а
2.S.Í
О/ О/ — Oj О' = ах (толщине стружки). В результате некоторых дополнительных построений и тригонометрических выкладок можно определить D, О/ как:
РА'= sinf* + 4* [ f-
sin (р
(Ctgcp + Ctg^) .
С|Н»1 + Sinr. + Ф)
sin <р L (ctg 9 + ctg ф) _
«i
2.S.Í
10. Изв. ТПИ, т. 85
тогда:
145
Необходимо иметь в виду, что здесь: Ьх—ширина стружки, мм, ах—толщина стружки, мм, 5 — подача, мм ¡об, Ь —глубина резания, мм, ср —угол в плане,
^ — угол схода стружки по передней грани. Величины ах и Ьх могут быть измерены на самой стружке штангенциркулем с достаточной точностью, если будут спилены заусеницы и гребешки на половину их величины.
Аналогично можно получить выражение для определения продольной усадки обратной стружки:
[и \ Г ^-вш (<р+ Ф) 1 . , ] а
V
|
Для равнобокой стружки применимы обе формулы.
Была проведена экспериментальная проверка усадок стружки, подсчитанных по всем трем вариантам при резании стали 12ХНЗА* Резец из твердого сплава Т15К6 имел геометрию: <р = 60°, ср1==0о, у —+10°. Глубина резания во всех опытах была 1 мм, а подачи имели значения 0,21—1,20—2,40 мм/об, то есть получались обычные, равнобокие и обратные стружки.
Результаты опытов сведены в табл. I. Как следует из таблицы, есть некоторая разница в усадках, подсчитанных по разным вариантам. Так усадка, подсчитанная по весу стружки для обратных стружек, несколько меньше, чем по формулам. Это объясняется, видимо, ошибкой при подсчете усадки по весу, ибо на всех стружках все-таки были заметны следы отдельных элементов, что указывает на нечисто сливной характер стружки, у которой при несколько большей длине получается меньшая усадка.
Таблица 1
Наименование стружки и подача. мм об Скорость резания, м/мин I Усадка, подсчитанная обычным способом по весу стружки И Усадка, подсчитанная по углу ¡3] III Усадка, подсчитанная по формулам
/ Обратная 5 = 2,40 мм об 85,5 1,96 | 2,20 | 2,Сб
55,3 2,10 | 2,31 1 2,17
36,8 2,16 2,35 2,24
30,6 2,35 2,73 2,56
24,6 1 1 2,55 | 3,13 1 3,02
III" 17,2 2,90 3,37 ; 2,93
Наименование стружки и подача, мм\об Скорость резания, м/мин I Усадка, подсчитанная обычным способом по весу стружки II Усадка, подсчитанная ПО углу р! III Усадка, подсчитанная по формулам
90 2,22 1/71 1,76 1,82
68,5 •2,30 1,83 1,94 2,06
Равнобокая s — 1,20 мм'об 30,5 2,74 2,58 2,70 2,73
17,5 2,80 2,80 2,94 2,87
110 2,10 1,62 1,75 1,86
153 1,87 1,51 1,61 1,69
Примечание: Для равнобокой стружки дробью указано: в числителе Си подсчитанные по формуле для обычной стружки, в знаменателе—по формуле для обратной стружки.
Но эта разница невелика и результаты можно считать удовлетворительно совпадающими. Несколько большая разница получается в усадках равнобоких стружек, подсчитанных по I или II и III вариантам, причем II и III варианты отличаются весьма незначительно.
Заключение
1. Процессы образования стружки при силовом резании можно представить проходящими путем сдвигов в отдельных слоях металла при прохождении их через зону деформации.
2. Зона сдвигов, являющаяся зоной максимальных касательных напряжений, представляет собой очень узкую область, которую в случае резания резцом с несколькими режущими кромками можно представить в виде части боковой поверхности пирамиды или усеченной пирамиды, построенной на режущих кромках резца.
3. Поверхность сдвига имеет вполне определенную форму в соответствии с конфигурацией режущих кромок инструмента и направление, характеризуемое одинаковыми углами pi в разных продольных сечениях стружки, параллельных плоскости схода стружки, что обусловливает равенство усадки стружки в этих сечениях.
4. Форма поверхности сдвига определяет поперечное сечение стружки и направление схода стружки по передней грани резца, которое в общем случае может быть принято перпендикулярным диагонали площади среза.
5. Относительные сдвиги г при образовании обычной равнобокой и обратной стружек можно подсчитывать по обычной методике.
6. Представленные схемы деформации позволяют определить угол ßj и площади поверхности сдвига по внешним параметрам стружки и режимам резания.
7. Оказывается возможным подсчет продольной усадки стружки по трем предложенным вариантам.
8. Уширением стружки в любом случае является отношение нижнего основания поперечного сечения стружки к диагонали сечения среза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лоладзе Т. Н. Стружкообразование при резании металлов. Машгиз, 1 52.
2. Розенберг А. М. иЕремин А. Н. Пластическая деформация стружки при рега» нии металлов. Известия Томского политехнического института. Том 75, 1954.
3. Обухов П. Н. Исследование процесса силового резания сталей. Автореферат диссертации, Томск, 1955.
