Стружка скалывания образуется при резании металлов. Виды стружек

Слово "стружка" - самое обычное понятие для русского языка. Но виды стружек в понимании людей бывают разными. Некоторые даже приписывают стружке назидательное значение. Ведь говорят же про строгого начальника, что он снимает стружку с подчиненных. При этом имеют в виду, что он отчитывает работников за неправильные действия, недолжное отношение к работе, пытается искоренить порочную практику.

Что-то подобное происходит и при изготовлении деталей: с заготовки снимают лишний слой, получая необходимое изделие. А стружка, она и есть стружка - обычный производственный утиль. Ее собирают и отправляют на переработку.

Что такое стружка?

Стружкой называется некрупная фракция какого-либо материала, в том числе дерева, пластмассы, металла, являющая собой неширокий филигранный слой, снятый с заготовки посредством строгального оборудования, ножей либо других инструментов. В металлическом производстве стружка является побочным продуктом. Отходы ее ожидаемы. Ненужные обрезки цветных, черных и даже драгоценных металлов образуются в результате на сверлильных, фрезерных и токарных станках. Как правило, структура стружки сохраняет идентичность с регламентируемым материалом изделия. В исключительных случаях обнаруживается смешение сплавов, различающихся по химическому составу. Такое возможно после сварки, пайки и подобных манипуляций.

Виды стружек

Процесс (ОМР) осуществляется при заданных параметрах с использованием инструментов и материалов с разными свойствами. В зависимости от этого в зоне резания возникают силы, влияющие на качество обработки и образование стружки. Профессор-исследователь И. А. Тиме определил следующие основные виды стружек:

По виду и цвету стружки можно судить о качестве получаемой в результате ОМР поверхности и технологичности процесса в целом.

Токарная обработка деталей

Самым распространенным приемом ОМР, позволяющим получить деталь нужной конфигурации и шероховатости, является токарная обработка. Суть заключается в срезании с болванки или заготовки ненужного слоя металла. Воздействуя на снимаемый слой передней поверхностью, резец деформирует его. В результате сжатия металла, сдавленный его элемент скалывается и дислоцируется передней поверхностью инструмента вверх. Далее алгоритм повторяется: стружка скалывается, отделяется и завивается в красивые пружины.

Каких только видов стружки при токарной обработке не встречается. Влияние оказывают следующие факторы:

• степень связанности элементов металла, последовательно скалываемых в процессе обработки (сливная стружка, надлома и скалывания);
• скорость вращения шпинделя, величина подачи суппорта, глубина резания;
• применение смазочно-охлаждающих жидкостей.

В машиностроении, в частности металлорезании, существует такое понятие, как цвет побежалости. Его можно сравнить, например, с переливающимися разводами бензина на поверхности лужи после сильного дождя. Оказывается, по цвету побежалости и необычному виду стружки знающие станочники без труда могут определить степень нагрева в зоне резания и понять, что что-то пошло не так: возможно, затупился резец, который нужно срочно заточить или заменить.

Природа такого явления на поверхности раскаленного металла заключается в образовании тончайшего слоя - пленки цвета побежалости. Какова степень накала стружки, таков и окрас пленки. Цветовая гамма варьируется от чуть желтого оттенка при 200 0 С, минуя пурпуровый и темно-синий цвета при 270-290℃, до светло-серого, почти белого при 400 0 С.

Творческая стружка

С неподдельным интересом любуются свежими стружками студенты машиностроительных учебных заведений, впервые пришедшие в цех на практику. Змейки, бусы, колечки, гнезда - чего только не разглядят в обычной стружке восторженные молодые люди.

Разные формы, цвета и хитросплетения стружек вдохновляют некоторых людей на творчество. К примеру, один из них сделал много фотокадров с красивой металлической стружкой и назвал необычную галерею «Стружка, ты космос!». Другой же автор, Владимир Каргин, любитель создания объемных панно, изготовил ряд картин, выполненных из различных видов стружек. Все темы его картин связаны с природой.

Побочный продукт производства

Отходы всех видов металлической стружки, включая цветную, утилизируют и отправляют на вторичную переработку. Данный процесс трудоемкий: он включает сортировку стружки, отжим масла, дробление, брикетирование и транспортировку на переплавку. Брикетирование необходимо для минимизации угара при переплавке стружки в печах. Механизмы, применяемые для переработки стружки:

Все станочники знают, что при обработке металлов резанием нужно защищать глаза и руки: работать в очках или с установленными на станках защитными щитками, а намотавшуюся и застрявшую стружку убирать крючком. Стружка зачастую имеет красивый вид, но она всегда опасна, поскольку бывает: острой, горячей, колючей. Берегите себя.

В зависимости от условий обработ­ки стружка может быть разных видов. При обработке пластичных материа­лов (конструкционные стали) образу­ется элементная стружка (рис. 5), ступенчатая и сливная, а при обра­ботке малопластичных материалов- стружка надлома. Эта классификация стружек предложена в 1870 г. Н. А. Тиме. Ею пользуются и в настоящее вре­мя.

Элементная стружка (рис. 5, а) состоит из отдельных, пластически деформированных элементов, сла­бо связанных или совсем не связан­ных между собой. На рис. 6 и 7 пока­заны схемы образования элементной стружки. Резец, установленный на глубину а, перемещается под действи­ем силы Р, передаваемой суппортом станка, и постепенно вдавливается в

Рис. 5. Виды стружек, образующихся при резании

Рис. 6. Схема образования стружки (по И. А. Тиме)

металл заготовки, сжимает его своей передней поверхностью я вызывает сначала упругие, а затем пластические деформации. Различают следующие фазы образования элемента (по И. А. Тиме). В начале резания (рис. 6, а) происходит соприкосновение рез­ца с обрабатываемой заготовкой. За­тем резец своей вершиной вдавлива­ется в металл (рис. 6,6), который претерпевает деформацию сдвига. По мере углубления резца в срезаемом слое растут напряжения и, когда они достигнут величины предела прочно­сти обрабатываемого металла, про

Рис. 7. Схема образования стружки: - плоскостьскалывания

изойдет сдвиг (скалывание) первого элемента (1) по плоскости сдвига АВ, составляющей с направленным перемещением резца угол , равный 30-40 °. Угол называется углом сдвига. Внутри каждого элемента про­исходят межкристаллические сдвигипод углами =60-65° (рис. 7).

После скалывания первого элемен­та стружки резец сжимает следующий близлежащий слой металла, в резуль­тате чего образуется второй элемент (2), отделяющийся от заготовки по плоскости наибольших касательных напряжений под тем же углом и т. д. (рис. 6, в,г).

Цифрами 1, 2, 3,...,10 обозначены последовательно образуемые элемен­ты стружки.

Ступенчатая стружка (см. рис. 5, б) получается при обработке сталей со средней скоростью резания. Ступенчатая стружка имеет одну сто­рону (со стороны резца) гладкую, а другая сторона имеет ступеньки (за­зубрины) с выраженным направлени­ем отдельных элементов, прочно меж­ду собой связанных. У ступенчатой стружки разделение ее на части не происходит.

Сливная стружка (см. рис. 5, в) сходит с резца в виде ленты без зазубрин, присущих ступенчатой струж­ке. Она получается при обработке ста­лей с высокой скоростью резания. Поверхность стружки, прилегающая к пе­редней поверхности резца, сравнитель­но гладкая, а при высоких скоростях отполирована. Ее противоположная сторона покрыта мелкими зазубринками - насечкой и имеет бархатистый вид.

Стружка надлома (см. рис. 5, г) получается при обработке мало­пластичных металлов (твердый чугун, твердая бронза). Стружка состоит из отдельных, не связанных между собой кусочков различной формы и разных размеров. Обработанная поверхность при такой стружке получается шерохо­ватой с впадинами и выступами.

Тип стружки во многом зависит от рода и механических свойств обраба­тываемого материала. При резании пластичных материалов возможно об­разование элементной, ступенчатой и сливной стружки. По мере увеличения твердости и прочности обрабатываемо­го материала сливная стружка перехо­дит в ступенчатую, а затем в элемент­ную. При обработке хрупких материа­лов образуется или элементная, или стружка надлома.

Металл, срезанный с заготовки режущим инструментом, называется стружкой. Процесс резания (стружкообразование ) является одним из сложных физических процессов, при котором возникают и упругие и пластические деформации; этот процесс сопровождается большим трением, тепловыделением, наростообразованием, завиванием и усадкой стружки, повышением твердости деформируемых слоев металла и износом режущего инструмента. Вскрыть физическую сущность процесса резания и установить причины и закономерности явлений, которым он сопровождается, - основная задача науки о резании металлов. Правильное решение этой задачи позволит рационально управлять процессом резания, сделать его более производительным и экономичным, даст возможность получать более качественные обработанные поверхности и детали.

Под действием режущего инструмента срезаемый слой подвергается сжатию. Процессы сжатия и растяжения сопровождаются упругими и пластическими деформациями. В растягиваемом образце до точки α возникают упругие (обратимые) деформации (рис. 25), затем наступает текучесть металла (участок αс), после чего происходят пластические (необратимые) деформации, заканчивающиеся разрушением (разрывом).

Пластическое деформирование заключается в сдвиге одних слоев относительно других по плоскостям скольжения, которые совпадают в основном с направлением наибольших сдвигающих напряжений. Сдвиги происходят между отдельными частицами кристаллического зерна (монокристалла, рис. 26 и между самими зернами в поликристалле*; в результате сдвигов изменяется форма зерен, их размер и взаимное расположение.) Процесс пластического деформирования сопровождается большим тепловыделением и изменением свойств металла; одним из таких изменений является повышение твердости (а, следовательно, и хрупкости).

* Линии сдвига (линии Чернова) легко наблюдаются на отполированном цилиндрическом образце, подвергаемом растяжению или сжатию.

При сжатии картина будет аналогична описанной, только вместо удлинения образца произойдет его укорочение. Процесс сжатия при резании отличается от обычного сжатия образца, заключенного между двумя сближающимися поверхностями, тем, что срезаемый слой связан с остальной массой заготовки; поэтому, если обычное сжатие образца может быть названо свободным сжатием, то сжатие срезаемого слоя при резании можно назвать несвободным; основные закономерности свободного сжатия справедливы и для несвободного сжатия.

Процесс стружкообразования представляет собой процесс упругопластического деформирования (сжатия) срезаемого слоя.

В зависимости от условий обработки срезанный слой (стружка) может быть различных видов. При обработке пластичных металлов (сталей) образуются стружки трех типов: элементная, ступенчатай и сливная (рис. 27, а-в), а при обработке малопластичных металлов - стружка надлома (рис. 27, г).

Элементная стружка получается при обработке твердых и маловязких металлов с малой скоростью резания. Эта стружка состоит из отдельных пластически деформированных элементов, слабо связанных или совсем не связанных между собой. Образование таких элементов стружки было наглядно показано еще И. А. Тиме, положившим начало научному исследованию процесса стружкообразования.

Схема образования элементной стружки при свободном резании дана на рис. 28. Под влиянием силы P z , приложенной к резцу, последний постепенно вдавливается в массу металла, сжимает его своей передней поверхностью и вызывает сначала упругие, а затем пластические деформации. По мере углубления резца растут напряжения в срезаемом слое, и когда они достигнут величины прочности данного метала, произойдет сдвиг (скалывание) первого элемента по плоскости сдвига AB, составляющей с направлением перемещения резца (с обработанной поверхностью) угол β 1 . Угол β 1 называется углом сдвига (скалывания).

После я первого элемента стружки резец своей передней поверхностью сжимает (деформирует) следующий близлежащий слон металла, в результате чего образуется второй элемент, отделяющийся от основной массы металла по плоскости максимальных касательных напряжений под тем же углом β 1 и т. д. В своих опытах И. А. Тиме установил, что в зависимости от угла резания δ угол ∆ = (180°- β 1) = 145 ÷ 155° (чем больше δ, тем больше ∆).

Наблюдая за потускнением тщательно отполированных боковых поверхностей свинцовых пластинок, И. А. Тиме первый установил, что срезаемый слой подвергается пластическому деформированию. Позднее (1892-1893 гг.) проф. К. А. Зворыкин определил положение плоскости скалывания теоретическим путем, подтвердив данные И. А. Тиме (по данным К. А. Заворыкина угол ∆=135 ÷ 157°).

Работы советских исследователей показали, что в широком диапазоне положительных и отрицательных значений переднего угла резца угол ∆ имеет несколько большую величину (135 - 170°) и что по всей ширине среза угол сдвига β 1 не является величиной постоянной. Поэтому плоскость сдвига правильнее называть поверхностью сдвига .

Используя киносъемку, проф. В. А. Кривоухов получил отчетливую картину образования элементной стружки при малой скорости резания (0,625 мм/мин) заготовки из стали 45 (рис. 29); на рис. 29, α один из элементов хотя и образован, но еще окончательно от основной массы металла не отделен; на рис. 29, б этот элемент отделился, и при движении резца продолжается деформация и образование следующего элемента (рис. 29, в, г и д), причем поверхностная часть слоя, превращаемого во второй элемент, уже подверглась пластическому деформированию на некоторую глубину при образовании предыдущего элемента, о чем говорит искривление предварительно нанесенной сетки. Перед отделением элемента по поверхности сдвига сначала, вследствие концентрации напряжения, иногда появляется опережающая трещина, которая, распространяясь кверху, переходит в поверхность сдвига (рис. 29, д). Отделенный второй элемент (рис. 29, е) располагается под первым. Искажение сетки, нанесенной предварительно на боковую поверхность пластинки, показывает, что оба элемента по всему их объему подверглись пластической деформации; искажение сетки вблизи поверхности сдвига показывает, что пластической деформации подверглись и эти слои металла.

Применив впервые для исследования процесса резания металлографический метод (1912-1914 гг.), Я. Г. Усачев показал, что микроструктура стружки отличается от микроструктуры основной массы обрабатываемого металла и что в самой стружке имеются плоскости скольжения АС (рис. 30), не совпадающие по направлению с поверхностью сдвига АВ. Обнаруженные Я. Г. Усачевым плоскости скольжения представляют собой плоскости, в которых происходят относительные сдвиги частиц металла при его пластическом деформировании (сжатии), перед тем как элемент стружки отделится от основной массы металла по поверхности сдвига. Эти плоскости скольжения являются вынужденным направлением относительных сдвигов частиц металла при образовании стружки, что вызывает сильную деформацию зерна металла.

Микрофотография стальной стружки приведена па рис. 31. По сравнению с зернами основной массы металла зерна стружки сильно деформированы (вытянуты) в направлении плоскостей скольжения под углом β 2 .

Ступенчатая стружка (см. рис. 27, б) получается при обработке заготовок из сталей со средней скоростью резания. Прирезцовая сторона такой стружки гладкая, а на противоположной стороне имеются зазубрины с выраженным направлением отдельных связанных между собой элементов.

Сливная стружка (см. рис. 27, в) получается при обработке заготовок из сталей с высокой скоростью резания. Она сходит с резца в виде ленты, без зазубрин, присущих ступенчатой стружке. Процесс образования сливной стружки может быть представлен следующим образом. Под действием силы Р z , приложенной к резцу, в обрабатываемой заготовке в зоне оесbdo (рис. 32) создается напряженное состояние, а, следовательно, происходит пластическое деформирование. Каждая частица металла, попадая в граничную зону оесb, начинает пластически деформироваться (вытянутые зерна на рис. 32). По мере перехода от границы оесd к границе оd пластическое деформирование (сдвиг) частиц металла возрастает. На границе оd, т. е. на поверхности наибольших сдвигов, происходит последний сдвиг элементов малой толщины относительно друг друга под углом β 2 и переход срезаемого слоя толщиной α в сливную стружку толщиной α 1 . Поверхность сдвига, направленная под углом β 1 , является в этом случае верхней границей зоны, непрерывно подвергающейся пластическому деформированию от действия резца. При элементной и ступенчатой стружках эта поверхность была поверхностью, по которой происходило разрушение (скалывание) срезаемого слоя на отдельные элементы.

Чем больше скорость резания, меньше угол резания, тверже обрабатываемый металл, больше толщина среза и выше маслянистость смазочно-охлаждающей жидкости, тем больше угол β 1 . Пластическое деформирование при резании происходит не только в зоне ocebdo. Стружка, особенно ее прирезцовые слои толщиной а 2 , подвергается дополнительной пластической деформации от действия сил трения во время скольжения стружки по передней поверхности резца. В результате этой деформации зерна металла у прирезцовой стороны стружки располагаются в направлении, параллельном передней поверхности резца. Толщина а 2 составляет 2-20% толщины стружки.

Дополнительной деформации, вследствие упругого последействия обработанной поверхности и большого ее трения о заднюю поверхность резца, подвергаются и слои (толщиной а 3), расположенные близко к обработанной поверхности.

Учитывая, что срезанная стружка пластически деформирована по всей толщине и что пластическая деформация распространяется также в глубину от обработанной поверхности и от поверхности резания, общую зону распространения пластической деформации при стружкообразовании можно очертить границей bсef (см. рис. 32) *.

Кроме стружек указанных типов при обработке заготовок из сталей могут образовываться и промежуточные стружки. Чем больше скорость резания и вязкость обрабатываемого металла, меньше угол резания и толщина среза и выше качество смазочно-охлаждающей жидкости, тем стружка ближе к сливной.

Еще И. А. Тиме в своих работах указывал на переменность силы, действующей на резец со стороны срезаемого слоя. Наименьшее значение силы резания при элементной стружке будет при образовании первого элемента. По мере продвижения резца и увеличения деформации элемента сила резания будет возрастать, достигая наибольшего значения в момент скалывания элемента, а затем уменьшаться до некоторого значения, но не до нуля, так как второй элемент стружки начинает деформироваться несколько раньше, чем заканчивается скалывание первого элемента. Такое изменение силы резания вызывает неравномерную нагрузку на резец, заготовку и все части станка, что при недостаточной жесткости может привести к вибрациям и ухудшению качества обработанной поверхности. При ступенчатой стружке сила резания будет изменяться меньше, чем при элементной, и работа будет протекать более спокойно. Еще меньше сила резания будет изменяться при сливной стружке, что наряду с более равномерной нагрузкой на систему СПИД будет способствовать получению обработанной поверхности более высокого класса шероховатости.

Таким образом, по типу стружки можно судить о качественной стороне протекания процесса резания. Получение сливной стружки вместо стружки скалывания и ступенчатой во многом подтверждает правильность назначенных геометрических элементов режущей части резца и элементов режимов резания.

Стружка надлома (см. рис. 27, г) получается при обработке малопластичных металлов (твердых чугуна и бронзы). Стружка состоит из отдельных как бы выломанных элементов разнообразной формы не связанных или очень слабо связанных между собой. Опережающая трещина при образовании стружки надлома распространяется сразу вдоль всей поверхности сдвига, по которой стружка отделяется от основной массы металла. «Сыпучая» стружка надлома пластически мало деформирована, но она создает резко неравномерную нагрузку на всю систему СПИД. Обработанная поверхность при образовании такой стружки получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. Будучи слабо связанными между собой, элементы стружки надлома имеют малое относительное перемещение по передней поверхности резца. В определенных условиях, при обработке заготовок из чугунов средней твердости, стружка надлома может получиться в виде колец, но сходство со сливной стружкой здесь только внешнее. Достаточно слегка сжать такую стружку в руке, как она легко разрушится на отдельные элементы.

При соприкосновении резца с деформируемой частью металла вследствие большого давления резца и вызванного этим давлением пластического деформирования близлежащих к передней поверхности слоев, а также наличия микронеровностей на передней поверхности резца между ними (т. е. между резцом и деформированным слоем), происходит зацепление. Это зацепление создает на передней поверхности резца тонкий заторможенный слой А (рис. 33). Чем грубее обработана передняя поверхность резца, тем больше толщина заторможенного слоя, относительно которого начнет течь пластически деформированный по всей толщине среза и уходящий в стружку металл. Торможению тонкого слоя металла в зоне деформации способствует и молекулярное сцепление (прилипание) поверхностей контакта стружки и резца.

При перемещении стружки силы внутреннего трения, действующие в слоях перехода от тонкого заторможенного слоя к основной массе стружки, производят дополнительные деформации в этих слоях, направление сдвигов которых совпадает с направлением передней поверхности резца.

В заторможенном слое, который деформирован больше слоев стружки, соприкасающихся с ним, сдвиги происходят со значительно меньшими скоростями, а потому наличие заторможенного слоя, расположенного у самой режущей кромки, создает такие условия, при которых наибольшее относительное скольжение стружки по передней поверхности резца, а, следовательно, и трение, вызванное этим скольжением, будет протекать на некотором расстоянии от режущей кромки. Этим и объясняется то, что, несмотря на наибольшее давление у самой режущей кромки, износ резца по передней поверхности (в виде лунки) начинается на некотором расстоянии от режущей кромки. Центр лунки износа принято называть центром давления стружки на резец.

Процесс стружкообразования и классификация стружки

Процесс резания (стружкообразования) является сложным физическим процессом, сопровождающимся большим тепловыделением, деформацией металла, износом режущего инструмента и наростообразованием на поверхности инструмента. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явлений позволяет рационально управлять этим процессом и изготовлять детали более качественно, производительно и экономично.

При резании различных материалов образуются следующие стружки (рис.1): сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома.

Стружка – это слой металла, деформированный и отделенный в результате обработки резанием.

Сливная стружка (рис.1а) образуется в процессе резания пластичных металлов (например, мягкой стали, латуни) при высокой скорости резания, малых подачах и температуре 400–500 °С. Образованию сливной стружки способствует уменьшение угла резания δ (при оптимальном значении переднего угла γ) и высокое качество СОЖ. Угол резания δ = 90° – γ = α + β, где α – задний угол резания; β – угол заострения.

Стружка скалывания (рис.1б) состоит из отдельных связанных один с другим элементов и имеет пилообразную поверхность. Такая стружка образуется в процессе резания твердой стали и некоторых видов латуни при малой скорости резания и больших подачах. При изменении условий резания стружка скалывания может перейти в сливную, и наоборот.

Стружка надлома (рис.1в) образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

Режущий инструмент деформирует не только слой, но и поверхностный слой обрабатываемой детали. Деформация поверхностного слоя металла зависит от различных факторов, ее глубина составляет от сотых долей до нескольких десятых долен миллиметра. Под действием деформации поверхностный слой металла упрочняется, увеличивается его твердость и уменьшается пластичность, т.е. происходит так называемый наклеп обрабатываемой поверхности.

Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем интенсивнее процесс образования наклепа. Чугуны обладают значительно меньшей способностью к упрочнению, чем стали. Глубина и степень упрочнения при наклепе возрастают с увеличением подачи и глубины резания и уменьшаются с увеличением скорости резания. При работе плохо заточенным инструментом глубина наклепа примерно в два-три раза больше, чем при работе острозаточенным инструментом. Применение СОЖ значительно уменьшает глубину и степень упрочнения поверхностного слоя.

При обработке металлов и, особенно, пластичных материалов (например, резцом) в непосредственной близости к режущей кромке резца на его переднюю поверхность налипает обрабатываемый материал, образуя металлический нарост. Этот нарост имеет клиновидную форму, а его твердость в два-три раза превышает твердость обрабатываемого материала. Являясь «продолжением» резца, нарост (рис.2) изменяет геометрические параметры резца (δ 1 < δ, где δ – исходный угол резания; δ 1 – угол резания с учетом нароста), участвует в резании металла и оказывает влияние на результаты обработки, износ резца и силы, действующие на резец.

При обработке нарост периодически скалывается и образуется вновь; отрыв частиц нароста происходит неравномерно но длине режущего лезвия, что приводит к мгновенному изменению глубины резания. Эти периодически повторяющиеся явления увеличивают шероховатость обработанной поверхности. При скорости резания v < 5 м/мин и обработке хрупких металлов, например чугуна, нарост, как правило, не образуется. С увеличением пластичности обрабатываемого металла размеры нароста возрастают. Наибольший нарост на инструменте из быстрорежущей стали образуется при скорости резания v = 10–20 м/мин, а на инструментах из твердых сплавов – при и v > 90 м/мин. На этом основании не рекомендуется производить чистовую обработку на этих скоростях.

С увеличением подачи нарост увеличивается, поэтому при чистовой обработке рекомендуется подача 0,1–0,2 мм/об. Глубина резания существенного влияния на размеры нароста не оказывает.

Для уменьшения нароста рекомендуется уменьшать шероховатость передней поверхности режущего инструмента, по возможности, увеличивать передний угол лезвия γ (например, при γ = 45° нарост почти не образуется) и применять СОЖ. При черновой обработке образование нароста, напротив, благоприятно сказывается на процессе резания.

Процесс стружкообразования заключается в поэлементном отделении металла. Под действием сил, приложенных к режущему клину, идет пластическое деформирование материала в зоне, ограниченной передней поверхностью резца и плоскостью сдвига, проходящей под углом b, к направлению движения подачи S. При перемещении резца в какой-то момент, когда внутренние напряжения в этой зоне превысят силы связи между частицами материала заготовки происходит сдвиг части материала по плоскости сдвига, то есть образуется первый элемент стружки. Последовательное перемещение резца приводит к образованию второго, третьего и так далее элементов.

Различают три типа стружки:

Сливная стружка

Эта стружка получается при обработке вязких материалов при малой глубине резания, больших передних углах инструмента и больших скоростях резания.

Стружка скалывания

Получается при обработке материалов средней твердости и твердых материалов при больших толщинах срезаемого слоя, малых передних углах и малых скоростях резания. На стружке скалывания четко просматриваются отдельные элементы стружки.

Стружка надлома

Она образуется при обработке хрупких материалов, состоит из отдельных, не связанных между собой элементов (чугун, латунь).

В условиях производства важную роль играет тип стружки, так как он определяет безопасность работы, простоту удаления её из зоны обработки. При обработке пластичных (вязких) материалов надо принять меры для завивания и надлома стружки. Это обеспечивает внесение некоторых дополнительных изменений в конструкцию резца. Оптимальной стружкой в массовом и серийном производстве считают цилиндрическую или коническую спираль в виде отрезков длиной 30-80 мм при диаметре до 15 мм.

Усадка стружки

Степень пластического деформирования удаляемого при резании материала полностью характеризуется усадкой стружки, то есть несоответствием длины стружки и пути резца. Стружка оказывается более короткой, но, сохраняя объем, делается большей по поперечному сечению за счет увеличения толщины. О величине усадки стружки судят по величине коэффициента усадки k.

L 0 – длина участка обработки,

l – длина стружки.

Значение коэффициента усадки в пределах от 2 до 7. Чем больше коэффициент, тем более сложно протекает обработка, тем большая требуется работа по обеспечению среза стружки, то есть усадка является универсальным показателем процесса резания.

Чем больше угол резания d, тем больше усадка, так как идет большая деформация срезаемого слоя, требуются большие усилия по внедрению режущего клина. Уменьшает усадку применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые снижают величину силы трения.

Наростообразование

В результате трения стружки о микронеровности передней поверхности при большой глубине резания, отдельные частицы стружки отделяются от неё и привариваются к передней поверхности резца в виде клиновидного нароста. Наличие нароста приводит к уменьшению угла резания. Размеры нароста постоянно меняются. Достигнув определенной величины, нарост отделяется от передней поверхности резца и начинает образовываться новый. Отделяясь, нарост в массе своей уходит вместе со стружкой, но часть нароста идет на обработанную поверхность. При черновой обработке нарост оказывает положительное влияние, так как уменьшая угол резания, он защищает переднюю поверхность резца от износа. При чистовой обработке нарост играет отрицательную роль, так как ухудшает качество обработанной поверхности. Наростообразование характерно для обработки пластичных материалов в интервале скорости резания от 20 до 60 м/мин.

Наклёп

Отделение стружки от заготовки есть результат её пластического деформирования. При этом меняются её физико-механические свойства. Это изменение относится к стружке и поверхностному слою обработанной поверхности, поэтому увеличивается прочность, твердость, износостойкость по сравнению с аналогичными свойствами материала до начала резания. Чем сложнее идет процесс резания, то есть больше углы резания, чем пластичнее материал, тем большее уплотнение (наклеп) получает поверхностный слой, тем на наибольшую глубину проникают эти изменения. Степень наклепа характеризуется коэффициентом