Образование стружки является частью процесса резки материалов механическим способом с использованием таких инструментов, как пилы , токарные станки и фрезы .
Формальное изучение стружкообразования поощрялось около Второй мировой войны и вскоре после нее, с ростом использования более быстрых и мощных режущих машин, особенно для резки металла новыми быстрорежущими стальными фрезами. Пионерская работа в этой области была проведена Кивимой (1952) и Францем (1958). [1] [2]
Образование стружки обычно описывается в соответствии с трехсторонней моделью, разработанной Францем. Эта модель наиболее известна в области проектирования станков, хотя она также используется, когда область применения, такая как деревообработка , требует словаря для описания образования стружки более подробно, чем обычно пытаются сделать. [3] [4]
Первые три типа стружки являются оригинальной характеристикой доктора Нормана Франца. Тип образующейся стружки [5] зависит от многих факторов, как инструмента, так и материала. В целом, основными факторами являются угол, образованный гранями кромок инструмента, а также угол, под которым она представлена на поверхности.
Острота режущего инструмента обычно не определяет тип стружки, а скорее качество стружки и четкие различия между типами. Тупой инструмент производит вырожденную стружку, которая большая, рваная и варьируется от одного способа формирования к другому, часто оставляя после себя поверхность низкого качества там, где это средство меняется.
Стружка типа I образуется, когда материал раскалывается перед режущей кромкой из-за некоторого направленного вверх клинового воздействия инструмента, превышающего предел прочности материала на разрыв , перпендикулярно поверхности. Таким образом, они особенно важны для волокнистых материалов, таких как древесина, где отдельные волокна прочны, но их можно сравнительно легко разделить рычагом. Стружка типа I обычно образуется при резке инструментами с небольшими углами резания.
Стружка типа I может образовывать длинную сплошную стружку , размер которой ограничен только длиной реза.
Это идеальное образование стружки для древесины [4] , особенно той, которая получается с помощью хорошо настроенного рубанка с точно отрегулированной режущей кромкой.
Стружка типа II образуется, когда клин угла инструмента создает сдвиговое усилие. Материал разрушается вдоль короткой угловой плоскости, от вершины кромки инструмента, по диагонали вверх и вперед к поверхности. Материал деформируется вдоль этой линии, образуя восходящую закручивающуюся стружку. Эти стружки обычно образуются из промежуточных углов резания.
Стружка типа II может образовываться в пластичных материалах, таких как металлы.
Стружка типа II может также образовывать длинную, сплошную стружку .
Стружка типа III образуется в результате компрессионного разрушения материала перед относительно тупым углом резания, приближающимся к 90°. В некоторых слабых или непластичных материалах это может привести к образованию приемлемой стружки, обычно в виде мелкой пыли, но часто вместо этого возникает эффект случайного «снегоочистителя», когда отходы собираются в кучу перед инструментом, но не убираются окончательно в виде хорошо сформированной стружки.
Этот тип стружки образуется фрезерами . Он также образуется скребками для деревообработки , хотя при правильной заточке и использовании они образуют настолько тонкую стружку типа III, что вместо этого выглядят как хорошо сформированная стружка типа II. Их отходы стружки достаточно тонкие, чтобы объем отказа при сжатии был достаточно мал, чтобы действовать как для четко определенной плоскости сдвига типа II.
Этот тип был охарактеризован позже Уильямом Маккензи (1960). [i]