Навигация по таблицам
- Таблица 1: Основные параметры геометрии стружколомающих канавок
- Таблица 2: Рекомендуемые подачи для различных материалов
- Таблица 3: Глубины резания для эффективного стружкодробления
- Таблица 4: Коэффициенты влияния геометрических параметров
- Таблица 5: Параметры канавок для различных типов резцов
Таблица 1: Основные параметры геометрии стружколомающих канавок
| Параметр канавки | Обозначение | Диапазон значений | Влияние на стружкодробление | Рекомендации |
|---|---|---|---|---|
| Ширина канавки | bg, мм | 0,3-2,5 | Наибольшее влияние | Уменьшение повышает эффективность |
| Глубина канавки | hg, мм | 0,05-0,8 | Высокое влияние | Увеличение улучшает дробление |
| Угол задней стенки | αr, град | 15-45 | Среднее влияние | Больший угол - лучше дробление |
| Радиус перехода | rn, мм | 0,1-0,5 | Низкое влияние | Малый радиус предпочтителен |
| Длина площадки | ln, мм | 0,1-1,0 | Среднее влияние | Оптимум 0,2-0,4 мм |
Таблица 2: Рекомендуемые подачи для различных материалов
| Материал заготовки | Твердость | Подача S, мм/об | Критическая подача | Эффективность дробления |
|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая | НВ 160-220 | 0,15-0,4 | 0,1 | Высокая |
| Сталь легированная | НВ 200-300 | 0,2-0,5 | 0,15 | Хорошая |
| Чугун серый | НВ 180-250 | 0,3-0,8 | 0,2 | Отличная |
| Нержавеющая сталь | НВ 150-200 | 0,1-0,3 | 0,08 | Средняя |
| Алюминиевые сплавы | НВ 50-120 | 0,4-1,2 | 0,3 | Низкая |
Таблица 3: Глубины резания для эффективного стружкодробления
| Тип обработки | Глубина резания t, мм | Максимальная глубина | Соотношение t/S | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Черновое точение | 2-8 | 12 | 10-20 | Стружка ломается за счет больших сил |
| Получистовое точение | 0,5-3 | 5 | 5-15 | Требуется оптимизация канавки |
| Чистовое точение | 0,1-1 | 2 | 2-5 | Дробление затруднено |
| Обработка канавок | ≤0,75×Lп* | 6 | 3-8 | *Lп - ширина пластины |
| Растачивание | 0,2-4 | 6 | 5-20 | Ограничено жесткостью системы |
Таблица 4: Коэффициенты влияния геометрических параметров
| Параметр | Коэффициент влияния | Оптимальное значение | Влияние на радиус кривизны | Практическое применение |
|---|---|---|---|---|
| Ширина канавки bg | Kbg = 0,85-1,15 | 0,6-1,2 мм | Обратно пропорционально | Основной параметр оптимизации |
| Высота задней стенки | Khg = 0,9-1,3 | 0,2-0,6 мм | Прямо пропорционально | Увеличение улучшает изгиб стружки |
| Угол площадки | Kα = 0,95-1,1 | 25-35° | Среднее влияние | Компромисс прочности и дробления |
| Подача | KS = 1,2-2,5 | См. табл. 2 | Квадратичная зависимость | Наибольшее влияние на процесс |
Таблица 5: Параметры канавок для различных типов резцов
| Тип резца | Форма канавки | bg, мм | hg, мм | αr, град | Область применения |
|---|---|---|---|---|---|
| Проходной правый | Ступенчатая | 0,8-1,5 | 0,15-0,4 | 20-30 | Универсальное точение |
| Проходной упорный | Клиновидная | 1,0-2,0 | 0,2-0,5 | 25-40 | Торцевая обработка |
| Расточной | Узкая глубокая | 0,5-1,0 | 0,1-0,3 | 15-25 | Внутренние поверхности |
| Отрезной | Отсутствует | - | - | - | Специальные стружколомы |
| Канавочный | Минимальная | 0,3-0,8 | 0,05-0,2 | 10-20 | Точные канавки |
Содержание статьи
- Введение в теорию стружкодробления
- Геометрические параметры стружколомающих канавок
- Влияние подачи на эффективность стружкодробления
- Глубина резания и механизмы разрушения стружки
- Расчетные методы определения параметров
- Практические рекомендации и примеры применения
- Оптимизация параметров стружкодробления
Введение в теорию стружкодробления
Стружкодробление представляет собой критически важный аспект современной металлообработки, определяющий не только производительность процесса резания, но и безопасность работы оператора. Непрерывная длинная стружка создает множественные проблемы: засорение рабочей зоны, повышенный износ инструмента, ухудшение качества поверхности и потенциальную опасность травмирования персонала.
Современные исследования 2024-2025 годов показывают, что эффективность стружкодробления зависит от соотношения толщины стружки к радиусу ее кривизны. Это соотношение служит основным индексом оценки способности инструмента к разрушению стружки. Контролируемое дробление стружки достигается через оптимизацию геометрии режущего инструмента, правильный выбор режимов резания и применение специальных стружколомающих элементов согласно действующим стандартам ГОСТ 19086-80 и ГОСТ 12.3.025-80.
Геометрические параметры стружколомающих канавок
Геометрия стружколомающих канавок играет решающую роль в процессе формирования и последующего разрушения стружки. Основными параметрами, определяющими эффективность стружкодробления, являются ширина канавки, ее глубина, угол задней стенки и радиус перехода между элементами.
Ширина канавки
Исследования методом Тагучи показали, что ширина канавки оказывает наибольшее влияние на способность инструмента к дроблению стружки среди всех геометрических параметров. Оптимальная ширина канавки составляет 0,6-1,2 мм для большинства применений. Уменьшение ширины канавки приводит к более интенсивному изгибу стружки и повышению вероятности ее разрушения.
Глубина и угол задней стенки
Глубина канавки и угол задней стенки работают синергетически, создавая препятствие для свободного схода стружки. Увеличение высоты задней стенки и угла наклона способствует более эффективному дроблению за счет принудительного изгиба стружки под большими углами.
Rc = (h²g + b²g) / (2×hg)
где Rc - критический радиус кривизны, hg - глубина канавки, bg - ширина канавки
Влияние подачи на эффективность стружкодробления
Подача является наиболее критичным параметром в обеспечении эффективного стружкодробления. Существует пороговое значение подачи, ниже которого стружкодробление становится практически невозможным независимо от геометрии инструмента. Этот параметр варьируется в зависимости от обрабатываемого материала и составляет от 0,08 мм/об для нержавеющих сталей до 0,3 мм/об для алюминиевых сплавов.
Механизм влияния подачи на стружкодробление связан с изменением толщины срезаемого слоя и, соответственно, жесткости формируемой стружки. При малых подачах стружка обладает высокой гибкостью и способна огибать препятствия без разрушения. Увеличение подачи повышает жесткость стружки, что способствует ее излому при встрече с препятствиями.
Глубина резания и механизмы разрушения стружки
Глубина резания влияет на стружкодробление через изменение ширины стружки и сил резания. Увеличение глубины резания повышает вероятность дробления стружки, однако этот эффект менее выражен по сравнению с влиянием подачи. Существует три основных механизма разрушения стружки: самопроизвольное разрушение, разрушение при контакте с инструментом и разрушение при контакте с заготовкой.
Влияние соотношения глубины резания к подаче
Оптимальное соотношение t/S находится в диапазоне 5-20 для большинства материалов. При превышении этого соотношения эффективность стружкодробления снижается из-за увеличения ширины стружки при сохранении ее толщины.
t/S = K × √(σb/HB)
где K - коэффициент материала (2-4), σb - предел прочности, HB - твердость по Бринеллю
Расчетные методы определения параметров
Современные методы расчета параметров стружкодробления базируются на анализе напряженно-деформированного состояния стружки и критериях ее разрушения. Основным расчетным параметром является отношение толщины стружки к радиусу ее кривизны, которое должно превышать критическое значение для обеспечения надежного дробления.
Методика расчета геометрии канавки
Расчет начинается с определения требуемого радиуса кривизны стружки на основе ее механических свойств. Затем вычисляются геометрические параметры канавки, обеспечивающие достижение этого радиуса при заданных режимах резания.
1. Толщина стружки: a = S × sin(φ)
2. Критический радиус: Rcr = a × E / (2 × σt)
3. Требуемая глубина канавки: hg ≥ 0,5 × Rcr
где φ - главный угол в плане, E - модуль упругости, σt - предел текучести
Практические рекомендации и примеры применения
Практическое применение теории стружкодробления требует комплексного подхода, учитывающего специфику обрабатываемого материала, тип операции и характеристики используемого оборудования. Для различных групп материалов разработаны специфические рекомендации по выбору геометрии инструмента и режимов резания.
Обработка углеродистых сталей
Углеродистые стали демонстрируют хорошую способность к стружкодроблению при правильно выбранных параметрах. Рекомендуется использовать канавки средней ширины (0,8-1,2 мм) с углом задней стенки 25-30 градусов. Подача должна составлять не менее 0,15 мм/об для надежного дробления.
Особенности обработки нержавеющих сталей
Нержавеющие стали характеризуются повышенной пластичностью и склонностью к образованию длинной стружки. Для эффективного дробления требуются более агрессивные геометрии канавок с меньшей шириной (0,5-0,8 мм) и большим углом задней стенки (30-40 градусов).
Оптимизация параметров стружкодробления
Оптимизация процесса стружкодробления представляет собой многокритериальную задачу, требующую балансирования между эффективностью дробления, стойкостью инструмента и качеством обработанной поверхности. Современные подходы включают применение методов планирования эксперимента, нейронных сетей и генетических алгоритмов.
Методология поверхности отклика
Методология поверхности отклика позволяет построить математические модели, связывающие геометрические параметры канавки и режимы резания с эффективностью стружкодробления. Это обеспечивает возможность прогнозирования поведения инструмента в различных условиях обработки.
Адаптивное управление процессом
Современные системы ЧПУ позволяют реализовать адаптивное управление режимами резания на основе мониторинга характеристик формируемой стружки. Такие системы автоматически корректируют подачу и скорость резания для поддержания оптимальных условий стружкодробления.
Заключение: Эффективное стружкодробление является результатом оптимального сочетания геометрических параметров инструмента и режимов резания. Приведенные в статье таблицы и рекомендации обеспечивают научно обоснованный подход к решению практических задач металлообработки с учетом современных достижений в области теории резания металлов.
