Способы дробления стружки

Форма стружки удобная для удаления из рабочей зоны технологического оборудования в настоящее время является важнейшей характеристикой процесса резания. Особенно остро вопрос дробления стружки возник в связи с внедрением в производство малолюдных технологических процессов на автоматических линиях, автоматах и ГПС, что вызвало необходимость создания простых и вместе с тем надежных средств дробления стружки.

Существующие методы и способы дробления стружки представлены на рис. 1.

Рис.1. Классификация существующих способов дробления стружки.

В настоящее время металлообрабатывающая промышленность располагает различными средствами воздействия на форму и размеры стружки, которые базируются на некинематическом (непрерывном) и кинематическом (прерывистом) методах.

Метод непрерывного резания при дроблении стружки основан на создании условий, обеспечивающих изменение механических свойств и возникновение дополнительных местных напряжений в сечении стружки при неизмененных кинематических параметрах процесса резания. Некинематический метод включает в себя способы, оказывающие механическое и физическое воздействие на процесс стружкообразования. Кроме того, дробление стружки может достигаться путем подбора соответствующих режимов резания (рис 2.), создания специальных марок сталей и сплавов для заготовок и разработки технологических режимов их термической обработки.

Рис.2. Область оптимального размера стружки, определяемая режимными параметрами процесса резания.

К механическим способам дробления стружки следует отнести:

- специальные типы заточек передней грани режущего инструмента, такие как выкружки, порожки, круглые, секторные и продольные лунки, отрицательные фаски на главной и вспомогательной режущих кромках, которые обеспечивают необходимый характер завивания стружки, и принудительное направление ее на обрабатываемую поверхность заготовки;.

- различные типы стружкозавивающих и стружколомающих устройств, являющихся препятствием на пути движения сходящей стружки, вызывая ее дополнительную деформацию и снижение пластических свойств;

- опережающую пластическую деформацию обрабатываемой поверхности, получаемую за счет нанесения прямозубой, винтовой или косозубой накаткой рисок, ослабляющих сечение стружки и являющихся концентраторами напряжений;

- предварительную подготовку обрабатываемой поверхности заготовки путем нанесения стружкоразделительной канавки или локального физического воздействия (высоко или низкотемпературного, а также деформационного воздействий).

К способам физического воздействия на процесс резания, обеспечивающим дробление стружки, относятся электроискровой разряд, следующий за основной механической обработкой и создающий интенсивное тепловое воздействие, разрушающее стружку; предварительный периодический подогрев зоны резания с нанесением стружкоразделительных канавок кратковременным импульсом тока плазматрона; электродуговое распределение стружки, подаваемой в ориентированном состоянии в зону термического влияния дуги.

Кинематические способы позволяют обеспечитьболее надежное и эффективное дробление стружки при возможных изменениях режимов резания и механических свойств обрабатываемого материала в процессе обработки.

Дискретный способдробления стружки заключается в периодическом выключении подачи на время, достаточное для прерывания процесса резания.

При вибрационном способе перемещение инструмента в направлении подачи является суммой равномерного поступательного и колебательного движения. При этом элемент стружки образуется за один период колебаний инструмента.

Для осуществления вибрационного и дискретного способов дробления стружки требуются устройства сложной конструкции. К тому же недостатком дискретного дробления стружки является необходимость приводить в колебательное движение узлы значительной массы, например суппорт. Кроме того, для обеспечения в этом случае той же производительности, что и при обычной обработке, необходимо устанавливать увеличенную подачу, которая определяется из условия равенства площадей, обработанных за равное время при одних и тех же частотах вращения шпинделя.

При релаксационном способе дробления стружки инструмент получает результирующее движение в направлении подачи, состоящее из равномерного прямолинейного движения и относительного движения, подчиняющегося закону релаксационных колебаний, которые резко отличаются по форме от гармонических. Устройства, осуществляющие указанный способ, приводятся в действие силами резания.

Рис.3. Кинематический метод дробления стружкипосредством вынужденных колебаний инструмента, где: S – подача; A – амплитуда перемещения инструмента; n – частота вращения заготовки.