Образование стружки: типы стружки при металлорезании

Что такое образование стружки?

Образование стружки — часть процесса резания материалов механическими средствами с помощью инструментов: пил, токарных станков, фрезеров. Понимание теории и инженерии этого процесса важно для развития таких станков и их режущих инструментов.

Формальное изучение образования стружки получило развитие во время Второй мировой войны и вскоре после, с ростом применения более быстрых и мощных режущих станков, особенно для металлорезания с новыми быстрорежущими сталями.

Образование стружки обычно описывается по трехкомпонентной модели Франца. Эта модель хорошо известна в области проектирования станков, хотя используется и в других областях (деревобработка), где нужна лексика для детального описания стружки.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 1. Что такое токарный станок? 2. Что такое обработка резанием? 3. Что такое пилы — 35 типов пил

Типы стружки

1. Непрерывная стружка (Continuous Chips)

При обработке образуется при механической обработке вязких материалов с высокой скоростью и минимальным трением между инструментом и материалом. В результате непрерывной пластической деформации инструментом производится этот тип стружки.

Мягкая сталь и медь — вязкие материалы. Толщина стружки равна всей длине. Обычно дает хорошее качество поверхности. Главный недостаток — трудно обращаться и утилизировать. Условия образования непрерывной стружки:

• Вязкий материал (мягкая сталь).
• Большой угол наклона инструмента (rake angle).
• Высокая скорость резания.
• Минимальное трение на границе стружка-инструмент.
• Малая глубина резания.

Преимущества

• Лучшее качество поверхности вязкого материала.
• Меньше тепловыделения за счет минимального трения между фаской инструмента и стружкой.
• Низкое потребление мощности.
• Долгий срок службы инструмента за счет меньшего износа.

2. Прерывистая стружка (Discontinuous Chips)

Если стружка при обработке не непрерывна — образуется с перерывами, называется прерывистой.

Образуется при обработке хрупких или твердых металлов: латунь, бронза, чугун. Также образуется в вязких материалах при высоком трении инструмент-заготовка. Для вязких материалов прерывистая стружка — плохой признак: плохое качество поверхности, процесс замедляется.

Условия образования прерывистой стружки:

• Низкая подача.
• Малый угол наклона инструмента.
• Высокая скорость резания.
• Высокие силы трения на границе стружка-инструмент.
• Слишком большая глубина резания.

Преимущества

• При хрупких материалах дает хорошее качество поверхности, увеличивает срок инструмента, снижает потребление мощности.

Недостатки

• При вязких материалах — плохое качество поверхности, чрезмерный износ инструмента.

3. Непрерывная стружка с наростом (Continuous Chips with Built-Up Edges — BUE)

При обработке вязких материалов непрерывная стружка с наростом образуется при высоких температуре и давлении в зоне реза и трения стружки и фаски инструмента.

Похожа на непрерывную, но шероховата из-за нароста. Может вызывать приклеивание/сварку материала к кромке инструмента.

Как это образуется?

Когда стружка течет вверх и трение на границе стружка-инструмент высокое. Тепло в вершине инструмента очень высокое из-за высокого трения. Сжатый металл приваривается к вершине инструмента — образуется нарост (BUE). Если стружка проходит через нарост, он ломается и уносится стружкой — стружка с наростом. Остаток нароста приклеивается к поверхности заготовки, утолщая её.

Почему возникает BUE при обработке?

• Использование вязкого материала.
• Малый угол наклона инструмента.
• Низкая скорость резания.
• Нехладагент — повышает трение стружка-инструмент.
• Большая толщина стружки.
• Высокая температура заготовка-инструмент.
• Высокая подача инструмента.

Преимущества

• Одно преимущество: нарост защищает инструмент от повреждений высоким трением и температурой, увеличивая срок службы.

Недостатки

• Шероховатость поверхности, изменение угла наклона, режущих сил.