19.Наростообразование при резании материалов

При образовании сливной стружки часто наблюдается задерживание обрабатываемого металла на передней поверхности непосредственно около режущего лезвия. Это наслоение в сечении имеет треугольную форму.

Впервые это явление обнаружил в 1915г. Усачев Я.Г., а сама образования назвал наростом. Он обнаружил, что структура нароста представляет собой тонкие слои металла, которые наложены друг на друг и вытянуты вдоль передней поверхности инструмента. Существует несколько точек зрения о причине образования нароста.

Так А.И.Исаев считает, что наростом является заторможенная зано обрабатываемого металла, образование которой вызвано значительными силами трения между стружкой и передней поверхностью инструмента. При снятии стружки возникают очень высокие удельные давления (10Мпа), в связи с чем металл сильно разогревается. Поэтому по всей площади контакта наблюдается соприкосновение стружки с поверхностью инструмента. Несмотря на тщательное затачивание инструмента, на передней поверхности его остаются небольшие зазубрины, углубления и риски. Деформированный металл стружки, попадая в них, застревают, затормаживается и не перемещается относительно передней поверхности инструмента. Это задерживает и перемещение ближайших слоев металла. Образуется масса заторможенного металла (слой его увеличивается, непрерывно питаясь металлом обтекаемой стружки). Слои наращиваются друг на друга, пока нарост не достигает размеров, максимально возможных при данных условиях. Вследствие чрезвычайно сильной деформации слои металла, образующие нарост, упрочняются. Их твердость в 2,5…3,5 раза больше, твердости металла. Таким образом, нарост как бы принимает на себя функции режущего лезвия. Однако он не стабилен. Достигнув максимальной величины, нарост разрушается, частично уносится стружкой, частично поверхностью детали.

20.Влияние нароста на процесс резания

Так как сходящая стружка скользит не по вершине резца а по передней поверхности нароста, действительный передний угол _д как бы увеличивается, что способствует облегчению процесса резания.

Вследствие высокой твердости нарост, выполняя функции режущего лезвия, отчасти предохраняет переднюю и заднюю грани инструмента от истирания их сходящей стружкой и обработанной поверхностью и уменьшает нагревание. Это в свою очередь приводит к уменьшению изнашивания инструмента, т.е. к повышению его стойкости.

Вместе с тем наличие нароста увеличивает шероховатость обработанной поверхности, т.е. нарост является причиной появления неровностей на обработанной поверхности детали даже в условиях свободного резания.

Схема процесса образования неровностей на обработанной поверхности по мере снятия сливной стружки сводится к следующему. Нарост, обладающий весьма высокой твердостью, выполняет, как отмечалось, функции. режущего лезвия. Он удлиняет резец, что и является причиной некоторого увеличения толщины среза по сравнению с номинальной. В определенный момент выступающая часть нароста оказывается столь большой, что она срезается, отделяясь от основной массы нароста. Часть его уходит со стружкой, а часть остается вдавленной в обработанную поверхность. Разрушение нароста приводит к мгновенному уменьшению толщины среза. В дальнейшем размеры нароста снова увеличиваются и толщина среза постепенно возрастает, пока его выступающая часть опять не будет сорвана и унесена обработанной поверхностью. Этот процесс повторяется периодически, в результате вся обработанная поверхность оказывается усеянной неровностями.

Величина нароста и его устойчивость во многом зависит от скорости резания.

Диапазон скоростей можно приблизительно разделить на следующие 4 зоны, показывающие интенсивность образования нароста:

зону I – скорость меньше 3 м/мин, нароста нет или он очень мал;

зону II – скорость резания от 3 до 50 м/мин, нарост появляется и увеличивается;

зону III – скорость резания от 50 до 80 м/мин, нарост начинает уменьшаться;

зону IV – скорость резания от 80 до 120 м/мин и больше нароста нет.

Следует отметить, что в зависимости от физико-механических свойств и химического состава обрабатываемых сталей указанный уровень диапазонов скоростей резания нескольких изменяется.