Pjovimo teorijos pagrindai
5 (100%) 1 vote

Pjovimo teorijos pagrindai

1.PJOVIMO TEORIJOS PAGRINDAI:

1.1 Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai

Apdirbant metalą, užduotos formos ir matmenų detalės gaunamos nupjovus paruošiamo tam tikro metalo sluoksnį, kuris pašalinamas iš pjovimo zonos drožles pavidale. Taip gaunama detalė. Pjovimo proc. metu ruošinyje galima išskirti du paviršius: apdirbamąjį ir apdirbtąjį.

1-Apdirbtas paviršius; 2-pjovimo paviršius; 3-apdirbamas paviršius; 4-pjovimo įrankis (tekinimo peilis). Pd -pagr. judesys, sukamasis judesys. Dv- pagalbinis judesys; Ds- pastūmos judesys; v- pjovimo greitis; s- pastūma; Db- bendras judesys pjovimo; Vb- bendro pjovimo judesio greičio vektorius; h- pjovimo greičio kampas; m- pastūmos judesio kampas.

Tam, kad vyktų pjov. Procesas, reikia turėti 1 detalės ar įrankio judesį vienas kito atžvilgiu, tačiau apdirbant paviršius vieno judesio nepakanka. Tada reikia suteikti irankiui ir detalei 2 ir daugiau tarpusavy surištų judesių. Judesį, kurio greitis didžiausias, vad. pagrindiniu judesiu Dv. O kitus judesius vad. pastūmos judesiais Ds. Suminis judesys yra pastūmos ir pagr. judesio, vad. bendruoju pjovimo judesiu. Jo greitis Vb nustatomas kaip pagrindinio judesio greičio v ir pastumos judesio s geometrinė suma. Plokštuma, kurioje išdėstyti pagr. ir pastūmos judesio vektoriai, vad. darbine plokštuma Db. Pjovimo proceso intencyvumą lemia pjovimo režimas, kuris susideda is 3 elementų: pjovimo gylis- t; pjovimo pastuma- s; pjovimo greitis- v.

Pjovimo gylis – nupjaunamos per viena įrankio eiga apdirbamos medžiagos storis. Arba atstumas tarp apdirbamojo ir apdirbtojo paviršiaus. Pastūma – įrankio arba ruošinio persistūmimas per laiko vnt. (mm/min, dar gali būti mm/sūk). Pjovimo greitis – pjovimo paviršiaus persislinkimo įrankio pjovimo briaunos atžvilgiu greitis (m/min). Pastūma ir pjovimo gylis lemia nupjaunamos medžiagos sluoksnių skerspjūvio plotą ar nuopjovos plotą. f=t*s=ab. Nupjaunamo sluoksnio storis, tai atstumas tarp dviejų nuosekliai išdėstytų pjovimo paviršiaus padėčių, žym. a. Pjaunamo sluoksnio plotis, tai atstumas tarp nupjaunamo apdirbamojo ir apdirbtojo paviršiaus pagal pjovimo plokštumos liestinę.

Nupjaunamo sluoksnio plastinės def. procesas labiausiai pilnai apibudinamas ne nuopjovos plotu, o nupjaunamo sluoksnio pločiu ir storiu. Nuopjovos skerspjūvio forma priklauso nuo įrankio pjovimo briaunos formos ir nuo jos padėties pastūmos judesio atžvilgiu. Pjaunant įrankio su kreivalinijine pjovimo briauna, tai nupjaunamo sluoksnio storis yra pastovus per visą sluoksnio ilgį(pjovimo ilgį). O kai pjaunama frezuojant – plotis kintamas. Skerspjūvio plotas lygus: ; . Našumas gali buti įvertinamas metalo tūriu nupjautu per laiko vienetą Q = t*s*v*1000 ( ).

1.2 Pagrindiniai pjovimo atvejai

Pagal drožles susidarymo sąlygas yra 2 pjovimo atvejai: laisvasis ir suvaržytasis. Laisvuoju pjovimo atveju pjauna tik viena tiesialijinė pjovimo briauna. Jei susidaro kampas 90 (pjovimo briauna statmena judėjimo krypčiai) pjovimas yra laisvasis stačiakampis. O jei kitoks kampas, tai tada bus įstrižakampis laisvasis pjovimas.Suvaržytasis pjovimas – kai metalą pjauna dvi ir daugiau pjovimo briaunų, sudarančių tarp savęs kampus. Labiausiai apkrautoji pjovimo briauna yra pagrindinė. Suvaržyto pjovimo metu drožlės susidarymo sąlygos blogos. Pagal pjovimo briaunų skaičių buna vienaašinis, daugiaašinis pjovimas. Pagal proceso periodiškumą: nepertraukiamas pjovimas (tekinant) ir periodinis (frezuojant).

1.3 Įrankių pjaunančiosios dalies geometriniai parametrai.

Įrankių pjaunančioji dalis susideda iš darbo paviršių. Skirtingi įrankiai turi skirtingų formų užspaudimo ir pjaunančiosios dalies formas, tačiau bet kurio įrankio pjaunančioji dalis susideda iš darbo paviršių, kurie būdingi bet kuriam įrankiui.

a) tekinimo peilis; b) drožimo peilis; c) spiralinis grąžtas; d) abrazyvinio disko grūdelis;

e) šaltkalvio kirstukas.

1- priekinis paviršius (tai paviršius, kuriuo apkrovimo metu slenka drožlė) 2 – pagrindinis užpakalinis paviršius (tai paviršius, nukreiptas į pjovimo paviršių) 3 – pagalbinis užpakalinis paviršius (tai paviršius, kuris nukreiptas į apdirbtą paviršių) 4 – pagrindinė pjovimo briauna , kuri atlieka pjovimą (tai briauna, kuri susidaro susikertant priekiniui ir pagrindiniui užpakaliniui paviršiams) 5 – pagalbinė pjovimo briauna (tai briauna, kuri susidaro susikertant priekiniui ir pagalbiniui užpakaliniui paviršiams) 6- viršūnė (tai pagalbinės ir pagrindinės pjaunančiųjų briaunų susikirtimo taškas).

Nagrinėjant įrankių geometrinius paviršius yra nustatomas koordinacinis plokštumų susikirtimas ir pačios koordinatinės plokštumos. Pjovimo plokštuma ir pagrindinė plokštuma. Pjovimo įrankių kontrolei naudojama rankinė koordinačių sistema, kurios pradžia – įrankio viršūnė.

Statinė koordinačių sistema – tai stačiakampių koordinačių sistema, kurios pradžia nagrinėjama pjovimo briaunos taške, orientuojama priklausomai nuo pagrindinio pjovimo judesio greičio krypties. Kinematinė koordinačių sistema – ji orientuota priklausomai nuo bendro pjovimo judesio greičio krypties. Įrankių geometriniai parametrai nagrinėjami statinėje ir kinematinėje koordinačių sistemoje. Statinėje nagrinėjami kaip nejudančių kūnų, o kinematinėje kaip
judančių kūnų geometriniai parametrai.

Pagrindinė plokštuma (Pp) –koordinatinė plokštuma, kuri statmena pagrindiniam judesio vektoriui. Tekinimo atveju ši plokštuma yra lygiagreti skersinės ir išilginės plokštumos vektoriams.Pagrindinė pjovimo plokštuma (Pv) – plokštuma, kuri praeina per įrankio pagrindinę pjovimo briauną ir yra statmena pagrindinei plokštumai Pp. Pagalbinė pjovimo plokštuma (Pv‘) – plokštuma, kuri praeina pro pagalbinę pjovimo briauną ir taip pat statmena pagrindinei plokštumai Pp. Darbinė plokštuma (Pd) – plokštuma, kuri praeina per įrankio viršūnę lygiagrečiai pastūmos vektoriui. Pagrindinė kertančioji plokštuma (Pk) – plokštuma, kuri praeina per nagrinėjamą pagrindinės pjovimo briaunos tašką statmenai pagrindinės plokštumos ir pagrindinės pjovimo plokštumos susikirtimo linijai. Pagalbinė kertančioji plokštuma (Pk‘) – plokštuma, kuri praeina per nagrinėjamą pagalbinės pjovimo briaunos tašką statmenai pagrindinės plokštumos ir pagalbinės pjovimo briaunos susikirtimo linijai.

Pagrindinėje kertančioje plokštumoje matuojami peilio pagrindiniai kampai: Pagrindinis priekinis kampas – tarp peilio priekinio paviršiaus liestinės ir tarp pjovimo plokštumos normalės, išvestos tame pačiame taške. Jis gali būti teigiamas, neigiamas arba lygus 0. Pagrindinis užpakalinis kampas – tarp pjovimo plokštumos ir užpakalinio paviršiaus liestinės, išvestos per pagrindinės pjovimo briaunos tašką. Nusmailinimo kampas – tarp peilio pagrindinio priekinio ir pagrindinio užpakalinio paviršių liestinių, išvestų per pjovimo briaunos tašką. Pjovimo kampas – tarp peilio priekinio paviršiaus liestinės, išvestos per pjovimo briauną, ir pjovimo plokštumos.

Pagalbinėje kertančioje plokštumoje matuojami pagalbiniai kampai: Pagalbinis priekinis kampas – tarp peilio priekinio paviršiaus liestinės ir pagalbinės pjovimo plokštumos normalės, išvestos per tą patį tašką. Pagalbinis užpakalinis kampas – tarp pagalbinės pjovimo briaunos ir pagalbinio užpakalinio paviršiaus liestinės, išvestos per pagalbinės pjovimo briaunos tašką.

Pagrindinėje plokštumoje matuojami kampai plane: Pagrindinis kampas plane – tarp pagrindinės pjovimo briaunos projekcijos į pagrindinę plokštumą ir tiesės, išvestos per peilio viršūnę lygiagrečiai pastūmos vektoriui. Pagalbinis kampas plane – tarp pagalbinės pjovimo briaunos projekcijos į pagrindinę plokštumą ir tiesės, išvestos per peilio viršūnę lygiagrečiai pastūmos vektoriui. Viršūnės kampas – tarp pagrindinės ir pagalbinės pjovimo briaunų projekcijų į pagrindinę plokštumą.

Pjovimo plokštumoje matuojamas pjovimo briaunos posvyrio kampas – tarp pagrindinės pjovimo briaunos ir plokštumos, einančios per peilio viršūnę lygiagrečiai su pagrindine plokštuma.

Be statinių kampų, kurie nagrinėjami statinėje koordinačių sistemoje, nagrinėjami kinematiniai įrankių kampai, judant įrankiui arba detalei. B – B statinis pjovimo plokštumos pėdsakas, kai peilis nejuda. A – A pjovimo plokštumos pėdsakas, judant įrankiui. ά STAT ir ά K – yra stat. ir kinem. pagrindinis uzpakalinis kampas. γstat ir γK – stat ir kinem. priekinis kampas. D – ruošinio skersmuo.

Kinematiniai kampai skiriasi nuo statinių pjovimo greičio ir kinematinio kampo dydžiu h. Pagr. užpakalinis kampas mažėja nuo statinio iki kinematinio, o priekinis kampas didėja nuo statinio iki kinematinio. Tikroji pjovimo plokštuma peiliui dirbant (A-A) yra susidariusio sraigtinio paviršiaus liestinėje. Kampo h dydį galina nustatyti: . Taip galima apskaičiuoti tik peiliui arba įrankiui, kurio pagr. kampas plane yra 90 laipsnių. Jeigu jis kitoks, tai reikia įvertinti pagr. kampą plane: . Kai tekinama su išilgine pastūma: . Tai todėl, kad s, lyginant su ruošinio D yra maža, todėl jo neivertiname. Tačiau pjaunant didelėmis pastūmomis, ypač kai sriegiama tekinimo peiliu, šio kampo dydis turi būti įvertintas ir turi būti atitinkamai pagaląsti įrankiai.

1.4 Medžiagos būsena pjovimo zonoje, drožliu tipai ir jų subėgimas

Pjovimo proceso metu priklausomai nuo apdirbamos medžiagos savybių, įrankių geometrinių parametrų ir pjovimo režimų elementų gali susidaryti įvairių tipų drožlės. Pagal išvaizdą drožlės buna: skaldymo, vientisinės, laužtinės.

Skaldymo drožlei išsiskiria atskiri elementai, kurie gali būti sujungti tarpusavyje.

Vientisinei drožlei tokie elementai neišsiskiria.

Pjaunant vidutinio plastiškumo medžiagas kaip žalvaris arba kietas plienas vidutiniais pjovimo greičiais, susidaro skaldymo drožlės. Pjaunant tas pačias medžiagas dideliais greičiais, susidaro vientisinė drožlė. Jos taip pat susidaro pjaunant tąsų metalą. Pjaunant trapias medžiagas ( ketų ) susidaro laužtinės drožlės.Blogiausias paviršius būna kai susidaro laužtinė drožlė, todėl kad įrankis įsipjauna į metalą, gniuždo jį ir išplešia, todėl būna didelis šiurkštumas. Pjovimo proceso metu nupjaunamas sluoksnis plastiškai deformuojasi, todėl keičiasi jo forma ir matmenys. Drožlės plotis lieka lygus nuopjovos pločiui, o drožlės storis padidėja, lyginant su nuopjovos storiu. Drožlės tūris turi būti lygus nupjaunamo sluoksnio tūriui, todėl drožlės ilgis atitinkamai sumažėja, lyginant su nuopjovos ilgiu. Drožlės ilgio
sumažėjimas lyginant su nupjaunamo sluoksnio ilgiu, vad. drožlės subėgimu. Drožlės subėgimas kiekybiškai įvertinamas drožlės subėgimo koeficientu, kuris atspindi plastinės deformacijos dydį. Todėl tiriant veiksmo įtaką pjovimo procesui apie tą įtaką sprendžia pagal drožlės subėgimo koef. dydį.

a0 – nupjaunamo sluoksnio storis, b0 – nupjaunamo sluoksnio plotis, l0 – nupjaunamo sluoksnio ilgis, adr – drožlės storis, bdr – drožlės plotis, ldr – drožlės ilgis.

Drožlės ilgio sumažėjimas lyginant su nuopjovos ilgiu yra vad. išilginiu subėgimu. O drožlės sustorėjimas lyginant su nuopjovos storiu yra vad. skersiniu subėgimu. Drožlės išilginio subėgimo koef. ir skersinio subėgimo koef. yra lygūs. Turio formulė: a0b0l0= adr bdr ldr. Drožlės subėgimo koef. dydis priklauso nuo apdirbamos medžiagos savybių, įrankio pjaunančiosios dalies medžiagos ir geometrijos, aplinkos, kurioje vyksta pjovimas ir pjovimo režimo elementų. Iš tų elementų mažiausią įtaką turi pjovimo gylis, didesnę įtaką pastūma, o didžiausią pjovimo greitis. Didėjant greičiui subėgimas mažėja. Pjaunant anglinius plienus, subėgimo koef. lygus: K=2…3. Tepimo, aušinimo skysčio panaudojimas mažina drožlės subėgimą, nes mažėja drožlės trintis su įrankiu. Didėjant priekiniam kampui, subėgimas mažėja, nes mažiau deformuojamas metalas. Pjaunant sunkiai apdirbamas medžiagas, kaip korozijai atsparius plienus, titano lydinius, yra pastebimas neigiamas subėgimas. Tai yra tada, kai K<1, , .

1.5 Prieaugos susidarymas ant įrankio paviršiaus. Metalo būklė pjovimo zonoje.

Pjaunant metalus nupjaunamas sluoksnis plastiškai deformuojasi. Del to padidėja jo aktyvumas. Sluoksnis yra prispaustas prie įrankio priekinio paviršiaus ir sukimba su priekiniu paviršiumi, sukibimo sąlygas gerina aukšta temperatūra pjovimo zonoje ir tai, kad kontaktuoja nepadengti plėvelėm paviršiai. Tie paviršiai vadinami fiziškai, chemiškai švarūs paviršiai. Iš pradžių drožlės ir įrankio paviršiaus kontakto vietoje atsiranda taškiniai sukibimai. Laikui bėgant jų kiekis padidėja. Jie palaipsniui padengia visą kontakto plotą, sluoksnį, kuris vad. pradiniu. Pagal cheminę sudėtį, šis sluoksnis yra toks pat kaip ir apdirbama medžiaga. Todėl sukibimai tarp sluoksnių ir apdirbamos medžiagos vyksta dažniau negu su įrankio priekiniu paviršiumi. Todėl susidaro dar didesni elementai (struktūriniai). Šie procesai kartojasi daug kartų ir tokiu būdu ant įrankio priekinio pav. susidaro sukietintas medžiagos sluoksnis, kuris stipriai sujungtas su įrankio priekiniu paviršiumi. Šis kūnas vad. prieauga. Ji susideda iš pagrindo ir viršūnės.Šio kūno forma ir matmenys priklauso nuo medžiagos savybių, pjovimo režimo elementų, terpės, kurioje vyksta režimo procesas, ir kitų sąlygų. Viršūnė yra nestabili prieaugos dalis. Ir periodiškai lūžta ir pasišalina iš pjovimo zonos. Po to auga nauja viršūnė. Iš pjovimo režimo elementų didžiausią įtaką turi pjovimo greitis. Pjaunant mažais greičiais prieauga nesilaiko ant priekinio pav. Toliau didėjant greičiui prieaugos intensyvumas padidėja, o toliau didinant greitį vyksta sumažėjimas. Pvz., tekinant plieną 45, didžiausia prieauga yra pjaunant 13m/min greičiu. Toliau didinant greitį mažėja ir esant 55m/min greičiui beveik nesusidaro. Spėjama, kad pjaunant dideliais greičiais prieauga sumažėja dėl to, kad padidėja temperatūra. Dėl to jos medžiaga praranda savo stiprumą ir sudyla. Prieaugos kietumas yra 2-3 kartus didesnis negu apdirbamos medžiagos. Prieauga susidaro tik tam tikrais atvejais, kai pjovimo sąlygos yra palankios susidarymui. Būtinos sąlygos: 1)apdirbama medžiaga turi būti sukietinama veikiant plastinėms deformacijoms; 2)temp. pjovimo zonoje turi būti mažesnė už temp., kuriai esant prieaugos medžiaga praranda savo stiprumą; 3)turi susidaryti vientisa drožlė; 4)apdirbamos medžiagos ir įrankio priekinio pav. trinties koef. turi būti didesnis už 1. dėl susidariusios prieaugos keičiasi įrankio geometriniai parametrai. Didėja priekinis kampas, dėl to geriau nuimama drožlė. – statinis kampas, – faktinis kampas. Tikrasis nuopjovos storis: . Kai kuriais atvejais prieauga yra labai stabili ir apsaugo pjovimo priekinį pav. nuo dilimo ir kontakto su drožle. Tokias prieaugos savybes reikia pripažinti naudingomis. Taip pat galima priskirti ir priekinio kampo padidėjimą. Tačiau prieaugos susidarymo procesas nepageidaujamas, nes yra nevaldomas. Be prieaugos susidarymo proceso, pjaunan vyksta medžiagos deformacija po pjovimo paviršiumi.

Pjovimo briauna suapvalinama tam tikru spinduliu.Todėl pjaunant, metalas atskiriamas ne pagal liniją 1-1, o pagal liniją 2-2. metalas po linija 2-2 yra tiesiog pratraukiamas po suapvalinimo ir plastiškai deformuojamas. Yra tamprioji deformacija, todėl slenkant įrankiu toliau vyksta tam tikras atsistatymas. Jo pav. pasikelia dydžiu y. Dėl šių priežasčių medžiaga po pjovimo pav. yra plastiškai deformuota ir joje atsiranda liekamieji įtempimai. Viršutinis sluoksnis, kurio struktūra yra labai suardyta. Apdirbtame medžiagos sluoksnyje galima išskirti 3 zonas: 1 – didžiausių plastinių deformacijų zona; 2 – sukaitintų metalų zona; 3 – nedeformuoto metalo zona.

Metalo zona po pjovimo paviršiumi gali būti vertinama tokiais
rodikliais: 1)plastinės deformacijos gylis; 2)paviršinių sluoksnių sukietinimo gylis. h – gylis. Sukietinimo laipsnis: . – paviršinių sluoksnių kietumas; – pagrindo, nedeformuoto sluoksnio kietumas. Šie rodikliai priklauso nuo nuopjovos storio, pjovimo greičio, peilių geometrijos, medžiagų savybių, nuo aušinimo skysčio arba terpės, kurioje vyksta pjovimas.

1.6 Jėgų sistema pjaunant metalus.

Pjovimo jėgos pjauna metalus, pjovimo galingumas. Nupjaunamo sluoksnio plastinė deformacija vyksta veikiant jėgai, kuri yra didesnė už metalo pasipriešinimą deformacijai. Jėgų sistema laisvojo pjovimo atveju:

N – jėga, kuria drožlė veikia priekinį įrankio paviršių; Ftr1 – trinties jėga, kuri atsiranda slenkant drožlei įrankio priekiniu paviršiumi; N1 – jėga, kuria apdirbtas medžiagos pav. veikia įrankio užpakalinį paviršių dėl tamprios deformacijos; Ftr2 – yra apdirbamos medž. ir įrankio užpakalinio paviršiaus trinties jėga. α – pagrindinis užpakalinis kampas; δ – pjovimo kampas δ= 90- γ. P – šių jėgų atstojamoji arba pjovimo jėga , kuri lygi visų šių jėgų geometrinei sumai.

Inžineriniuose skaičiavimuose svarbesnė ne pati jėga P, o jos projekcijos į ašis z ir y. Pz – pagrindinė arba tangentinė pjovimo jėgos dedamoji. Py – radialinė pjovimo jėgos dedamoji. .

;

– priekinio paviršiaus trinties koef. – užpakalinio paviršiaus trinties koef. Be to . Tai:

Jėgą P galima prilyginti politropinio gniuždymo jėgai plastinio deformavimo atveju.; ;

Pjovimo atveju priimame, jog gniuždomas strypas turi skerspjūvį (pjovimo gylis ir pastūma t*s), tada: ; – jėga, reikalinga plastinės deformacijos pradžiai; – santykinė takumo riba; t – pjovimo gylis; s – pastūma. Tada: . Drožlės subėgimo koef. . Taigi: , gautą reikšmę įstatome į ir gausime pilną lygtį. . Iš gautos lygties matome, kad pjovimo jėgos dedamosios priklauso nuo apdirbamos medž. savybių, per santykinę takumo ribą , pjovimo režimo elementų t ir s, plastinės deformacijos dydžio, kuris įvertinamas drožlės subėgimo koeficientu K, pjovimo įrankio geometrijos ir ir trinties koeficiento.

1.6.1 Suvaržytojo pjovimo atvejis.

Įrankį veikia erdvinė jėgų sistema. Šiuo atveju trinties ir spaudimo jėgų atstojamoji išskleidžiama į 3 dedamąsias: ašinę , radialinę ir tangentinę .

Šių dedamųjų skaičiavimas atliekamas pagal empirines formules, kurios pateikiamo žinynuose:

– koef., įvertinantis apdirbamos medž. savybes, t – gylis, s – pastūma, v – greitis, – koef., įvertinantis įrankio geom. Parametrus ir padirbimo sąlygas.

Pilnas pjovimo darbas sunaudojamas nuopjovos tampriam deformavimui, plastiniam deformavimui, trinties jėgoms priekiniame ir užpakaliniame pav. nugalėti ir naujo pav. sudarymui arba dispergavimo darbas:

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 2867 žodžiai iš 9517 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.