Механизм образования стружки

Первые научные исследования резания были проведены про­фессором И.А. Тиме. На опытах по строганию свинца, стали и дру­гих материалов с малыми скоростями резания он предложил схе­му стружкообразования.

В начальный момент, когда движущийся резец под действием силы соприкасается с материалом, в нем возникают упругие де­формации. При дальнейшем перемещении резец своей кромкой вдавливается в материал и пластически деформирует его. Пла­стические деформации нарастают и наступает момент, когда материал, находящийся перед передней поверхностью резца, вспучивается (рис. 21.8). Когда пластические деформации ста­новятся максимальными и напряжения больше силы сцепления частиц металла, происходит отрыв или скалывание элемента стружки 1 от основного материала. Далее процесс деформиро­
вания повторяется, образуются новые элементы стружки (2, 3 и т.д.).

Объем металла, подвергающийся пластическому деформиро­ванию, ограничен с одной стороны передней поверхностью резца, с другой плоскостью О-О, по которой скалываются элементы стружки. И.А. Тиме назвал плоскость 0-0 плоскостью скалы­вания (плоскостью сдвига). Плоскость сдвига располагается под углом Р к направлению движения инструмента. Угол р называют углом сдвига. Позднее Я.Г. Усачев установил, что наибольшие деформации зерен происходят в направлении, определяемом уг­лом 0 относительно плоскости сдвига 0-0. Срезаемый слой под­вергается дополнительному деформированию вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента.

Структура металла зоны стружкообразования и стружки резко отличается от структуры основного металла. В зоне стружкооб­разования расположены деформированные и разрушенные кри­сталлы, сильно измельченные и вытянутые в цепочки в направ­лении, совпадающем с направлением плоскостиOj-Ojкоторая составляет с плоскостью сдвига угол в.

Характер деформирования зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента и режимов резания. Для сталей средней твердости положение плоскости сдвига практически постоянно (Р = 30°). Угол 0 близок к нулю при обработке хрупких материалов, а при обработке пластичных материалов доходит до 30°.

По классификации И.А. Тиме стружка может быть следую­щих видов: сливная, скалывания, элементная и надлома.

Сливная стружка (рис. 21.9, а) представляет собой сплошную ленту с гладкой блестящей наружной (прирезцовой) стороной. Внутренняя сторона стружки матовая, со слабо выраженными пилообразными зазубринами. Она образуется при обработке пластичных материалов (малоуглеродистая сталь, медь, алюми­ний) с большими скоростями резания и малой толщиной срезае­мого слоя.

Стружка скалывания (рис. 21.9, б) с наружной стороны глад­кая, а на внутренней имеет ярко выраженные зазубрины. Она об­разуется при обработке материалов средней твердости при малых скоростях резания с большой толщиной срезаемого слоя.

Элементная стружка (рис. 22.9, в) состоит из отдельных от­четливо различимых, слабо связанных частичек. Она образуется

Рис. 21.9. Виды стружки: а — сливная; б — скалывания; в — элементная; г — надлома

при обработке металлов с невысокими скоростями резания, боль­шой толщиной срезаемого слоя и малых передних углах инстру­мента.

Стружка надлома (рис. 21.9, г) образуется при обработке хрупких материалов (чугун, бронза) и неметаллических мате­риалов. Она состоит из отдельных не связанных между собой элементов, полученных за счет хрупкого разрушения срезаемого слоя. При образовании стружки надлома обработанная поверх­ность получается шероховатой, с зазубринами и вырывами.

Следует отметить, что при обработке одного и того же мате­риала могут получиться все виды стружек, так как пластичность и хрупкость определяются состоянием вещества, а не его свой­ствами.