Пластическая деформация срезаемого слоя при точении

Лабораторная работа № 2

Пластическая деформация срезаемого слоя при точении

Цель работы: ознакомление с процессом стружкообразования и экспериментальное определение зависимости коэффициента укорочения стружки от скорости резания, подачи и переднего угла токарного резца.

Общие сведения

Процесс резания металлов заключается в срезании с обрабатываемой заготовки слоя металла, оставленного на припуск, в результате чего заготовке придают соответствующую форму и размеры. Срезанный металл называется стружкой.

При резании срезаемый слой подвергается сжатию, сопровождающемуся упругими и пластическими деформациями.

Размеры срезаемого слоя и стружки

Превращение срезаемого слоя в стружку при резании является одной из разновидностей процесса пластической деформации материала, в результате которой размеры стружки по длине, толщине и ширине отличаются от размеров срезаемого слоя.

Длина стружки L_с оказывается короче того участка, с которого она срезана, т.е. короче длины среза L, толщина стружки a_c оказывается больше толщины срезаемого слоя a, при этом ширина стружки b_с  мало отличается от ширины среза b: L_с < L;a_c > a, b_c ³ b.  

Степень изменения размеров стружки по сравнению с размерами срезаемого слоя характеризуется тремя коэффициентами [3]:

– коэффициентом укорочения стружки К_L = L / L_c;

– коэффициентом утолщения стружки К_а = a_c/ a;

– коэффициентом уширения стружки K_b = b_c / b.

Так как объем стружки равен объему срезаемого слоя, то L·a·b = L_c·a_c·b_c, поэтому К_L = К_а·K_b. Многочисленными экспериментами установлено, что даже при свободном резании уширение стружки невелико и составляет 5...15 % от ширины среза, в то время как укорочение и утолщение стружки оценивается в 250...600 % и более. Поэтому уширением стружки можно пренебречь и считать, что К_L = К_а. Все сказанное справедливо только в том случае, если сливная стружка сохраняет свою сплошность, т.е. на свободной стороне стружки нет достаточно больших выступов и впадин. При инженерных расчетах реальный процесс стружкообразования заменяют его упрощенной моделью, при этом считают, что процесс стружкообразования подчиняется закономерностям простого сдвига. Мерой деформации простого сдвига является относительный сдвиг e. Коэффициент укорочения стружки не может служить количественным показателем степени деформированности срезаемого слоя, но может являться внешним качественным показателем деформационных процессов и используется для определения величины относительно сдвига:

,

где g – передний угол [2].

Коэффициент укорочения стружки К_L определяют экспериментальным путем. Если известна длина срезаемого слоя L, после срезания которого образовался наличный кусок стружки (например, при строгании получили сливную стружку со всей известной длины заготовки), то после измерения длины стружки по контактной стороне L_c определяют коэффициент К_L = L / L_c. Если неизвестна длина среза L, из которого образовался наличный кусок стружки (например, пpи непрерывном точении), применяют весовой метод. Этот же метод используют в том случае, когда трудно получить непрерывную стружку в пределах достаточно большой длины срезаемого слоя. При весовом методе измеряют с помощью гибкой нити и мерительной линейки длину стружки по гладкой (контактной) стороне, после чего определяют массу стружки взвешиванием на аналитических весах. Обычно для исследования берут кусочки стружки длиной L_c = 20...100 мм. При одинаковой плотности обрабатываемого материала и стружки выполняется равенство:

т_с = т,

где т_с – масса стружки, г; т – масса срезаемого слоя, из которого образовался наличный кусок стружки, г.

Масса срезаемого слоя связана с параметрами его поперечного сечения уравнением:

т = r×а×b×L,

где r – плотность обрабатываемого материала, г/мм³; а, b и L – соответственно толщина, ширина и длина срезаемого слоя, мм.

Так как при точении а·b = S·t, то

т = r·S·t·L,

где S – подача, мм/об; t – глубина резания, мм.

Длина срезаемого слоя определяется по формуле:

.

Коэффициент укорочения стружки

.

На коэффициент укорочения стружки основное влияние оказывают род и механические свойства обрабатываемого материала, передний угол инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая смазочно-охлаждающая жидкость.

Практическая часть

Протокол исследования влияния факторов t, S, g на

коэффициент укорочения стружки K_L

Станок   Токарно –  винторезный К62                            ______________________________________________

Резец      Токарно – проходной упорный                        ________________________________________________

Материал заготовки _сталь____ Марка             45        _ r =___0,0078_гр/мм³

σ_в =        750 МПа__________ НВ         350      __________ Диаметр заготовки D _65____

Измерительная оснастка Гибкая мера, весы аналитические, штангенциркуль.

Полученные данные заносим в таблицу.