УСАДКА СТРУЖКИ. КОЭФФИЦИЕНТ УСАДКИ.

При превращении срезаемого слоя в стружку размеры стружки по длине, толщине и ширине (рис. 1) отличаются от размеров срезаемого слоя, из которого стружка образовалась.

Рис.1. Размеры срезаемого слоя и стружки

При длине срезаемого слоя L, толщине а и ширине b длина стружки равна L_c, толщина а_c, а ширина b_c, причем L_c < L; а_c > а; b_c > b. Таким образом, по сравнению с размерами срезаемого слоя стружка короче, толще и шире. Степень изменения размеров стружки по сравнению со срезаемым слоем характеризуют тремя коэффициентами изменения формы: коэффициентом усадки или укорочения k_l, коэффициентом утолщения К_а и коэффициентом уширения Кь:

Коэффициенты показывают, во сколько раз размеры стружки по длине, толщине и ширине меньше или больше соответствующих размеров срезаемого слоя.

Так как объем стружки равен объему срезаемого слоя, то Lab = L_ca_cb_c, а поэтому К_L = К_аК_ь - Как указывалось выше, по коэффициенту усадки стружки можно определить величину угла сдвига b. Зависимость (1) получена при предположении, что уширение стружки отсутствует, т. е. что коэффициенты k_l и К_a. равны. С учетом уширения стружки определение угла сдвига или относительного сдвига по формулам (33) и (35) необходимо вести не по коэффициенту усадки стружки k_l, найденному экспериментально по длине стружки, а по расчетному коэффициенту усадки k_l, равному

Ранее отмечалось, что даже при свободном резании уширение стружки невелико и составляет 5-15% от ширины срезаемого слоя, в то время как укорочение и утолщение стружки оцениваются в 250 - 600% и более. Поэтому уширением стружки можно пренебречь и считать, что k_l = Ка. Все сказанное справедливо только в том случае, если сливная стружка сохраняет свою сплошность.

Рис. 2. Определение расчетного коэффициента усадки стружки

Если же на свободной стороне сливной стружки наблюдаются достаточно большие выступы и впадины (рис. 2) или стружка имеет суставчатую форму, то в формулу (1) необходимо ввести поправку. Принимая впадину стружки за треугольник, имеем

DLab = (L_ca_c - Dl_ch/2)b_c.

Выразив глубину впадины h в долях толщины h = xa_c получим

DLab = DL_ca_c(1 - x/2)b_c

Тогда связь между коэффициентами формоизменения принимает вид

K_L = K_aK_b (1 - x/2)

Выражение (1 - x/2) можно назвать коэффициентом сплошности стружки. Обозначив его через K _x, и считая, что Кь = 1, получим

k_l = К_аK_x

Так как коэффициент сплошности стружки всегда меньше единицы, то при пилообразной стружке коэффициент k_l меньше коэффициента К_a, а иногда может быть даже меньше единицы. Резание некоторых материалов это подтверждает. Например, при обработке высокопрочных титановых сплавов (например, сплава ВТЗ) с определенными скоростями резания и подачами образуется суставчатая пилообразная стружка. При этом наблюдается явление, названное «отрицательной усадкой» стружки, при нем длина стружки за счет пустот на свободной стороне становится больше длины срезаемого слоя. Коэффициент усадки, найденный по длине стружки, становится меньше единицы, достигая значений 0,75 - 0,9.

В основе вывода формулы (34) лежало положение о сплошности стружки и равенстве в связи с этим коэффициентов k_l и К_а. При ярко выраженной пилообразности сливной стружки или когда образуется суставчатая стружка, расчет угла сдвига, очевидно, нужно вести не по коэффициенту усадки стружки k_l, найденному измерением длины стружки, а по расчетному коэффициенту усадки:

К_L = K_L/K_x

То же самое нужно сказать и об определении относительного сдвига по формуле (33).

Коэффициент усадки стружки можно определить двумя методами: измерением длины стружки и взвешиванием стружки. При использовании первого метода длину стружки ограничивают разделением длины срезаемого слоя на отдельные части. Например, в опытах при точении на болванке делают один или несколько пазов и фиксируют расстояние между ними. При прохождении лезвия инструмента через паз процесс резания прерывается. Стружку собирают и измеряют ее длину по контактной стороне. Если трудно получить непрерывную стружку в пределах достаточно большой длины срезаемого слоя, применяют весовой метод. Так как

K_L = L/L_c = a_cb_c/ab

то площадь а_cb_с поперечного сечения стружки можно определить взвешиванием кусочков стружки длиной L_c = 10 - 20 мм. Если вес стружки в мг обозначить через G, а плотность в г/см³ через r, то

G×= a_cb_cL_cr/10³