книги / Научно-исследовательская работа магистров по технологии машиностроения

Приложение 7

Типовые формы абразивных кругов

121

Приложение 8

Маркировка кругов

Маркировка абразивного инструмента по старому ГОСТу

КАЗ – марка завод -изготовителя, 14А – вид шлифовального материала, 40 – но мер зернистости, П – индекс зернистости, С2 – степень твердости, 6 – номер структуры, К5 – вид связки, А – класс точности инструмента, 2 – класс не равновешенности, ПП – форма круга, 500 – наружный диаметр круга (мм), 50 – высота круга (мм), 305 – диаметр посадочного о верстия (мм), 35 м/с – допустимая окружная скорость.

Маркировка абразивного инструмента

130 0×40×127 25А F46 СМ2 7 К5ПГ 35 м/с А 1 кл. Г ОСТ 2424-83

Пример 2: усло ное обозначение отрезного круга типа 41 наружным диаметром 4 00 мм, высотой 4 мм, диаметром посадочного отверстия 32 мм, из нормального эле трокорунда марки 14А, зернистости F30, со звуковым индексом 41(S), на бакелитовой связке (Б),

41 400×4x32 14А F30 41(S) БУ 80 м/с 2 кл. ГОСТ 21963-82.

122

Приложение 9

Новая маркировка кругов

Согласно ГОСТ Р 52781-2007 с 01.010 2009 года введена новая маркировка шлифовальных кругов отечественного производства.

В условных обозначениях кругов типов 2 и 37 указываются размеры D×T×W, кругов остальных типов D×T×H.

Пример 1 условного обозначения круга типа 2 наружным диаметром D = 300 мм, высотой T = 80 мм, шириной рабочей части W = 48 мм, из нормального электрокорунда марки 14А, зернистостью F54, твердостью L, номером структуры 7, на керамической связке V, с предельной рабочей скоростью 50 м/с, 2-го класса неуравновешенности:

Круг 2 300×80×48 14А F54 L7 V50 м/с 2 кл. ГОСТ Р52781-2007

Пример 2 условного обозначения круга типа 1 наружным диаметром D = 300 мм, высотой T = 20 мм, диаметром посадочного отверстия Н = 76,2 мм, из белого электрокорунда марки 25А, зернистостью F60, твердостью K, номером структуры 6, на керамической связке V, с предельной рабочей скоростью 40 м/с, 2-го класса неуравновешенности:

Круг 1 300×20×76,2 25А F60 K6 V 40 м/с 2 кл. ГОСТ 52781-2007

123

Лабораторная работа № 6 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ

ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Цель работы

1.Изучить теорию процесса пластической деформации и стружкообразования при резании материалов.

2.Ознакомиться с методикой и приборами для исследования процесса стружкообразования.

3.Освоить методы измерения углов сдвига при резании материалов при различных условиях.

Некоторые сведения о пластической деформации металла

Превращение срезаемого слоя в стружку при резании является одной из разновидностей процесса пластической деформации материала (рис. 1).

Рис. 1. Общая схема пластической деформации при резании металлов

124

В процессе резания под действием давления передней поверхности резца происходит сначала упругая деформация срезаемого слоя, а затем наступает пластическая деформация и, наконец, сдвиг элемента стружки по плоскости сдвига.

Основным признаком пластической деформации является необратимое изменение формы тела под действием внешних сил без нарушения сплошности деформируемого тела. Различают три основных вида деформированного состояния малого объема тела (рис. 2).

Рис. 2. Три основных вида деформированного состояния

Растяжение (рис. 2, а), при котором вдоль одной из трех главных осей деформации Y наблюдается удлинение, а вдоль двух остальных главных осей Х и Z укорочение. Если две отрицательные деформации укорочения равны между собой, то растяжение называют простым.

Сжатие (рис. 2, б), при котором вдоль одной из трех главных осей деформации Y наблюдается укорочение, а вдоль двух остальных главных осей Х и Z удлинение. Если две положительные деформации удлинения равны между собой, то сжатие называют простым.

Сдвиг (рис. 2, в), при котором деформация вдоль одной из трех главных осей Y отсутствует, вдоль второй главной оси Х наблюдается укорочение, авдольтретьейглавнойосиZ равноеемуудлинение.

Разновидностями сдвига являются чистый сдвиг и простой сдвиг (рис. 3). При чистом сдвиге (рис. 3, а) происходит равномерное укорочение вдоль одной оси и равномерное удлинение вдоль другой оси, перпендикулярной к первой. Квадрат ABCD превращается в конгруэнтный ромб А1В1С1D1 при неизменном объеме тела.

125

При простом сдвиге (рис. 3, б) деформация заключается в смещении всех точек тела в направлении, параллельном только одной оси на расстояние, пропорциональное расстоянию точки тела от этой оси в направлении второй оси.

Рис. 3. Схемы деформации чистого (а) и простого (б) сдвигов

В результате простого сдвига (см. рис. 3, б) квадрат ABCD превращается в равновеликий параллелограмм A1B1C1D1 с теми же размерами основания и высоты, что и у исходного квадрата.

Первые два вида (растяжение и сжатие) относятся к объемному деформированному состоянию, а третий (сдвиг) – к плоскому деформированному состоянию.

Рассмотрим более подробно деформацию простого сдвига на примере перехода срезаемого слоя в стружку при металлообработке. Существует простая схема двухкоординатного ортогонального резания, когда при b >> a практически все перемещения срезаемого слоя происходят в одной плоскости. Частица срезаемого слоя, находящаяся далеко от режущего инструмента, свободна от напряжений и движется по направлению к инструменту с постоянной скоростью. По мере приближения к режущему инструменту напряжения в рассматриваемой частице возрастают, и, когда они превзойдут предел упругости обрабатываемого материала, частица получает пластическое смещение и изменяет направление своего

126

движения. Эти изменения происходят за время пребывания частицы в некоторой переходной пластически деформированной зоне ABCD (рис. 4, а). Поскольку в результате отделения слоя металла толщиной а и превращения его в стружку часть единого тела движется параллельно передней поверхности лезвия инструмента, а оставшаяся – продолжает движение в прежнем направлении, то в точке, соответствующей сопряжению передней и задней поверхностей инструмента, под углом β1 к направлению движения, называемого углом сдвига, произойдет разделение тела на стружку и обрабатываемую деталь.

Рис. 4. Схема к определению относительного сдвига

Представим переходную пластически деформируемую зону в виде параллелограмма ABCD (см. рис. 4, а), а линии скольжения в ней примем за прямые. Обозначим толщину этой зоны через х, а ее сдвиг через s. Значение s соответствует расстоянию, на которое сдвинулась верхняя сторона квадрата относительно нижней, и называется абсолютным сдвигом АЕ = DN. В теории пластиче-

127

ских деформаций для характеристики интенсивности сдвига пользуются величиной , называемой относительным сдвигом. Он равен отношению абсолютного сдвига s к толщине слоя Х, претерпевшего этот сдвиг, т. е. = s/ x. Геометрически равен тангенсу угла наклона стороны квадрата к оси z, т.е. = tg (рис. 4, б).

Элемент срезаемого слоя ABCD под действием режущего клина инструмента деформируется и принимает форму параллелограмма EBCN. Из треугольника CDN (см. рис. 4, б) определим относительный сдвиг .

МС х; СМD 90 ; KNC ; NDC ;

Анализ формулы (1) показывает, что для определения относительного сдвига при заданном определенном угле необходимо знать угол сдвига. Его можно определить по длине стружки. При перемещении инструмента на l длина стружки будет lc. Из АВЕ (см. рис. 4, а) следует

Данную формулу (2) называют формулой И.А. Тиме. С ее помощью можно выразить угол сдвига через коэффициент Kl:

Kl cos cossin sin sin ctg sin ,

128

отсюда

Несмотря на принятые допущения о замене зоны первичной деформации единственной плоскостью сдвига и идеализации процесса превращения срезаемого слоя в стружку, формула И.А. Тиме совершенно точно выражает связь между Kl и углом сдвига , так как отражает условие сплошности материала стружки.

Таким образом, относительный сдвиг при резании зависит от угла сдвига и переднего угла . Угол можно определить, зная а и ас, а всегда известен. Практически = 2...5. Определим, при каком относительный сдвиг будет минимальным. Для этого возьмем первую производную уравнения (1), приравняем ее к нулю и решим уравнение относительно :

d cosec2 sec2 0. d

Это условие справедливо при = 90° – ( – ). Тогда

Зная относительный сдвиг, можно определить скорость деформации (с–1), которая представляет собой отношение максимальной главной деформации max к ее продолжительности деф в единицу

времени, т.е. Vдеф = max/ деф.

В случае неравномерной деформации сдвига ее скорость или

скорость относительного сдвига определяется как относительный сдвиг в единицу времени Vдеф = dε/dτ. От Vдеф зависит температура, сопровождающая процесс деформации: чем выше скорость деформации, тем меньше требуется для этого энергии и меньше тепловыделение.

Пластические деформации материала срезаемого слоя при резании ограничиваются зоной стружкообразования. Наиболее интенсивно пластическая деформация протекает в очень узкой зоне, ши-

129

рину которой для упрощения расчетов примем за прямоугольник толщиной X. Время деформации обрабатываемого металла на этом

участке составит τдеф = X /Vc = ( X Kl)/V, т. е. Vдеф = εV/ X Кl. Скорость деформации при резании очень высока, и даже самые

низкие скорости резания значительно превосходят скорости, достигаемые при испытаниях металлических образцов на удар. По экспериментальным данным, при обработке конструкционных материа-

лов обычного качества X: = 0,02...0,005 см; ε = 2...5; Kl = 2…4.

При скорости резания 60 м/мин = 100 см/с скорость деформации

Vдеф ~ 4000 с–1.

В 1870 г. российским профессором И.А. Тиме была предложена классификация типов стружек (рис. 5), образующихся при резании различных материалов.

Классификация оказалась настолько удачной, что, несмотря на то, что со времен И.А. Тиме появились совершенно иные конструкционные материалы, обрабатывающиеся с иными режимами резания, ею пользуются и в настоящее время. Согласно классификации И.А. Тиме, при резании конструкционных материалов в любых условиях образуются четыре вида стружек: элементная, суставчатая, сливная и надлома.

Рис. 5. Типы стружек, образующихся при резании пластичных и хрупких материалов

Элементную, суставчатую и сливную стружку называют стружками сдвига, так как их образование связано с напряжения-

ми сдвига. Стружку надлома иногда называют стружкой отрыва, так как ее образование связано с растягивающими напряжениями. Внешний вид всех перечисленных типов стружки изображен на рис. 5. Эле-

130