WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

- торможение отдельных слоев стружки в месте контакта с препятствием;

- упругое и пластическое деформирование стружки за пределами зоны стружкообразования;

- разрушение стружки, вызванное предельной величиной ее деформации;

- изменение формы и направления движения стружки за пределами зоны стружкообразования, которое приводит к формированию неориентированных участков.

Препятствия в упрощенных схемах дробления рассматриваются как неподвижные, а условия контакта стружки с ними принимаются одинаковыми. В реальных условиях заднюю поверхность можно рассматривать как неподвижное препятствие, так как скорость перемещения стружки значительно превосходит скорость движения токарного резца. В других случаях препятствия совершают движения, скорости которых превышают скорость движения стружки.

Экспериментально установлено, что торможение витка стружки происходит только в том случае, когда она имеет три A, B и C точки контакта с передней поверхностью и препятствиями (рис. 1), что является необходимым условием ее дробления.

При формировании многовитковой стружки под действием силы тяжести и центробежной силы происходит раскачивание ее свободного конца, которое в дальнейшем переходит в сложные колебательные движения относительно плоскости ABC, которую назовем «плоскостью действия». Если ось спирали многовитковой стружки перпендикулярна или параллельна плоскости ABC, а силы реакции со стороны препятствий действуют на Рис. 1. Контакт стружки в форме стружку в этой плоскости, то для ее винтовой спирали с обрабатываемой и задней поверхностями торможения это наиболее благоприятные условия. При этом в первом случае силы реакции со стороны препятствий действуют в плоскости наибольшей жесткости витка стружки, а во втором - она имеет максимальную площадь контакта с неподвижным препятствием.

В зависимости от условий схода многовитковой стружки могут иметь место два различных явления - гашение или усиление колебательных движений стружки. В первом случае формируется винтовая спираль большой длины.

Во втором случае при движении свободного конца стружки в направлении к обрабатываемой поверхности и задней грани СМП, за счет упругих деформаций происходит разворот ее витка. Ось винтовой спирали принимает положение, перпендикулярное к плоскости ABC. Точка В перемещается вниз и в сторону от режущей кромки, а точка С - вверх и в сторону от вершины СМП. В таком положении виток стружки воспринимает силы реакции со стороны препятствий в плоскости его наибольшей жесткости. Взаимодействие стружки с задней поверхностью и обрабатываемой поверхностью имеет точечный контакт. Данные условия являются наиболее благоприятными для возрастания силы реакции со стороны препятствия до величины, обеспечивающей торможение витка стружки.

При движении свободного конца стружки вверх виток разворачивается и принимает положение, при котором ось винтовой спирали располагается параллельно к плоскости ABC. В таком положении виток стружки контактирует с обработанной и задней поверхностями своей открытой стороной. Взаимодействие стружки с препятствиями из точечного контакта переходит к контакту на некоторой площади, что приводит к возрастанию силы реакции со стороны препятствия до величины, обеспечивающей торможение витка.

В зависимости от формы стружки реализуются разные схемы дробления (рис. 2 и рис. 3), однако, условия разрушения ее витка, которые являются необходимыми, одинаковы для всех случаев.

Рис. 2. Фрагменты формирования стружки в форме винтовой спирали: а – увеличение радиуса витка; б – разрушение витка стружки; в – формирование неориентированного участка стружки а б Рис. 3. Дробление стружки с 90°на короткие спирали: а – момент разрушения витка;

б – образец стружки Установлено, что для обеспечения процесса дробления многовитковой стружки необходимыми условиями являются: контакт стружки с препятствиями в трех точках; внешнее воздействие на стружку, достаточное для возрастания силы реакции со стороны препятствия до величины, обеспечивающей торможение стружки в точке контакта. Если стружка имеет только одну точку контакта с препятствием, даже при большой жесткости ее витка дробление отсутствует. Потеря скорости движения стружки в точке С зависит от случайного внешнего воздействия, а разрушение стружки на многовитковые спирали является «неустойчивым» дроблением.

Термин «неустойчивое» применим к процессу дробления стружки, когда ее элементы имеют различные размеры или форму. «Неустойчивый» процесс дробления стружки является промежуточным между устойчивым дроблением стружки и отсутствием последнего. При неустойчивом процессе имеет место изменение условий контакта стружки с выступами или уступами, расположенными на передней поверхности, из-за внешнего воздействия на нее выступающих частей станка, обрабатываемой детали или инструмента, либо под действием собственного веса стружки, угла ее схода, то есть формы и траектории движения. В результате изменяются значения параметров, характеризующих виток стружки, что приводит к различной деформации сжатия слоев у ее открытой стороны и растяжения слоев у контактной стороны по ее длине.



В третьем разделе рассмотрены вопросы прогнозирования и получения необходимой формы стружки.

Когда процесс стружкообразования устойчив к внешним воздействиям, образуется стружка с постоянными параметрами витка: P – шаг спирали; – угол наклона контактной стороны стружки (угол между касательной к контактной стороне стружки и перпендикуляром к оси винтовой спирали); d– диаметр внутреннего края стружки; d2 – диаметр наружного края стружки.

Для случая, когда стружка имеет форму винтовой спирали, ее можно рассматривать как тело, сформированное движением ее поперечного сечения по винтовой линии, при этом скорость движения точки, принадлежащей ее поперечному сечению, будет постоянной (рис. 4).

Рис.4. Траектории движения точек поперечного сечения стружки, имеющей форму винтовой спирали: АВС - поперечное сечение стружки в форме винтовой спирали;vА, vc- скорости движения А и С точек, лежащих на контактной стороне стружки; DА, DВ, DС,- диаметры, на которых располагаются соответствующие точки поперечного сечения Для стружки, имеющей форму винтовой спирали, скорости движения точек, лежащих на ее контактной стороне, находятся в следующей зависимости:

Сi Сi+=.

v1i v1i+Здесь v1i и v1i+1 - скорости движения i-ой и i+1 точек, лежащих на контактной стороне стружки, имеющей форму винтовой спирали; Сi и Сi+1 – пути, которые проходят i-ая и i+1-ая точки поперечного сечения стружки за единицу времени: Ci = 2di2 + P2, где di – диаметр цилиндра, на котором расположена траектория движения i-ой точки; P – шаг винтовой спирали.

Точки, расположенные на контактной стороне стружки в форме «цилиндрической» спирали (90°), имеют равные скорости движения. Для стружки в форме спирали с 0° изменение скоростей точек на ее контактной стороне будет наиболее интенсивное.

Скорости движения точек поперечного сечения стружки будут разными по величине и в направлении, перпендикулярном к контактной стороне. Закономерность изменения скоростей их движения зависит от формы стружки. Если стружка имеет форму спирали с 0°, то скорости точек, расположенных в направлении, перпендикулярном к контактной стороне, будут одинаковыми, так как каждая из них совершает винтовое движение с равными шагами по одному и тому же цилиндру (рис.5).

Уравнение, которое устанавливает взаимосвязь между скоростями точек припуска и стружки, записывается в следующем виде:

k v2 - v v1 (2k sin + cos2 )+ k v2 = 0, (1) где k = cos( - )sin ; - угол наклона условной плоскости сдвига; - действительный передний угол, v и v1 –скорости точки поперечного сечения припуска и соответствующей ей точки поперечного сечения стружки.

Уравнение (1) связывает скорости точки припуска и соответствующей ей точки стружки через значения действительного переднего угла Рис.5. Траектория движения точки G и угла наклона условной поперечного сечения стружки в форме винтовой плоскости сдвига.

спирали При точении точки поперечного сечения срезаемого слоя имеют разные скорости движения.

Любая точка срезаемого слоя совершает движение по винтовой траектории.

Результирующая скорость i-ой точки при переднем угле =0° и угле наклона главной режущей кромки =0° определяется по зависимости:

Di n cos s vi = ; tg =, 1000 Di где Di – диаметр цилиндра, на котором расположена i-ая точка; n – частота вращения шпинделя станка; - угол наклона траектории винтового движения i-ой точки.

Изменение скоростей точек поперечного сечения стружки, соответственно приводит к изменению формы стружки. При этом учитывается, что:

- для прямой стружки все скорости ее точек поперечного сечения одинаковы;

- для стружки в форме «цилиндрической» спирали с 90° все скорости ее точек на контактной стороне равны, а в направлении, перпендикулярном к ней, изменяются в зависимости от диаметра стружки и шага ее витка;

- для стружки в форме плоской спирали скорости точек на контактной стороне равны, а в направлении, перпендикулярном к ней, скорости изменяются в зависимости от диаметра стружки;

- для стружки в форме винтовой спирали с 0° в направлении перпендикулярном к ее контактной стороне скорости точек поперечного сечения стружки, лежащих на одном диаметре, равны.

Прогнозирование и управление формой стружки осуществляется варьированием скоростями точек контактной стороны стружки путем изменения ее усадки вдоль режущей кромки, которая зависит от действительного переднего угла и формы поперечного сечения срезаемого припуска, т.е. формы режущей кромки. Таким образом, изменения формы стружки можно достигнуть путем изменения значений переднего угла вдоль режущей кромки или за счет изменения формы режущей кромки.





В четвертом разделе на основе проведенных расчетов определены количественные критерии дробления сливной стружки в условиях несвободного резания, которые позволили установить систему основных факторов, влияющих на разрушение ее витка. Она является отражением следующих характеристик процесса стружкообразования: механических свойств материала стружки; жесткости ее витка и условий контакта с препятствиями.

Реакция стружки на ограничение свободного движения со стороны препятствий зависит от выявленных основных факторов, определяющих дробление стружки (рис.6).

Рис. 6. Схема взаимовлияния основных факторов процесса резания и геометрических параметров инструмента, влияющих на процесс дробления стружки Экспериментальными исследованиями установлено, что разрушение витка стружки происходит под воздействием силы реакции со стороны препятствий, которая вызывает торможение стружки в месте контакта.

Изменение скоростей движения отдельных слоев стружки и образование ее новых слоев изменяют напряженно-деформированное состояние витка и приводят к его деформации. Слои материала стружки, расположенные у ее открытой стороны и испытывающие в процессе стружкообразования деформации сжатия и сдвига, в этот момент подвергаются деформации растяжения. Если интенсивность напряжений u в слоях материала стружки, расположенных у ее открытой стороны, превышает предел его прочности в, происходит разрушение ее витка.

Таким образом, выражение u > в (2) является достаточным условием для дробления стружки.

В случае торможения о препятствие в зависимости от гибкости (обратная величина жесткости) витка наступает его разрушение или он теряет свою устойчивость, т.е. происходит изменение формы витка без его разрушения и формируется непрерывная стружка. В работах Михайлова С.В.

оценка гибкости витка стружки выполняется по величине предельного rпр радиуса витка для стружки в форме плоской или винтовой с 90° спирали a1 Ec rпр, 8 3Т а для стружки в форме спирали с <45° b1 Ec rпр, 4 3Т где Т – предел текучести материала стружки; Eс – модуль упругости материала стружки; a1 и b1 – соответственно, толщина и ширина поперечного сечения стружки.

d1 + d Если в результате торможения радиус ri = витка стружки возрастает до его предельной величины rпр, а разрушение витка не произошло, то при дальнейшем увеличении радиуса ri происходит потеря устойчивости, а стружка остается связанной с зоной резания. Таким образом, выражение ri rпр, (3) является «первым» необходимым условием дробления стружки.

В работе Вульфа А.М. жесткость Z витка стружки рассчитывалась по зависимости:

K a Z =, 8ri 3bгде Z – жесткость витка стружки; К – коэффициент, зависящий от материала стружки; a1 – толщина стружки; ri – радиус витка стружки; b1 – ширина стружки.

Если допустить, что коэффициент К в узком диапазоне скоростей не изменяется, т.е. физико-механические свойства материала стружки остаются постоянными, тогда жесткость витка стружки определяется только его геометрическими параметрами. В работе для оценки жесткости витка стружки, предложено использовать ее относительную величину Wc:

Z aWc = =, K 8ri3bИсследуя экспериментально работоспособность СМП с разными формами передней поверхности, было установлено, что при определенных сочетаниях значений параметров a1, b1, ri в узком диапазоне изменения скоростей резания (постоянной температуре) всегда наблюдается дробление стружки. В результате анализа геометрических параметров витка стружки была установлена величина относительной жесткости Wc, при превышении которой имело место разрушение витка (рис. 7). Это значение относительной жесткости было принято за ее критическую величину Wn.

Рис. 7. Влияние подачи s на относительную жесткость Wc витка стружки при точении стали 08Х18Н10Т со скоростью резания v=160176 мм/мин резцом, оснащенным СМП: - CNMG 120408 – D02 при t=0,8 мм; 2 - CNMG 120408 – 43 при t=0,8 мм; 3 - CNMG 120408 – D02 при t=0,5 мм; 4 - CNMG 120408 – 43 при t=0,5 мм; 5 - CNMG 120408 – Dпри t=0,25 мм; 6 - CNMG 120408 – 43 при t=0,25 мм Например, при чистовой обработке стали 08Х18Н10Т резцом, оснащенным СМП CNMG 120408, дробление стружки имело стабильный характер, когда относительная жесткость витка стружки больше критической величины относительной жесткости Wn = 0,410-4 мм. При точении стали 45Х критическая величина относительной жесткости имела несколько большее значение Wn = 0,810-4 мм. При обработке стали ЭИ 654 (15Х18Н12С4ТЮР) дроблению стружки соответствовало значение Wn, равное 1,0 10-3 мм.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»