yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->Физическая сущность процесса резания.

Техн.и технологии 2

Физическая сущность процесса резания.

Резание металлов - сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся рядом физических явлений, например, деформированием срезаемого слоя металла. Упрощенно процесс резания можно представить следующей схемой. В начальный момент процесса резания, когда движущийся резец под действием силы Р (рис. 14) вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации. При движении резца упругие деформации, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические. В прирезцовом срезаемом слое материала заготовки возникает сложное упругонапряженное состояние. В плоскости, перпендикулярной к траектории движения резца, возникают нормальные напряжения σу , а в плоскости, совпадающей с траекторией движения резца, - касательные напряжения τх. В точке приложения действующей силы значение τх наибольшее. По мере удаления от точки А τх уменьшается. Нормальные напряжения σу вначале действуют как растягивающие, а затем быстро уменьшаются и, переходя через нуль, превращаются в напряжения сжатия. Срезаемый слой металла находится под действием давления резца, касательных и нормальных напряжений.

Сложное упругонапряженное состояние металла приводит к пластической деформации, а рост ее - к сдвиговым деформациям, т.е. к смещению частей кристаллов относительно друг друга. Сдвиговые деформации происходят в зоне стружкообразования АВС, причем деформации начинаются по плоскости АВ и заканчиваются по плоскости АС, в которой завершается разрушение кристаллов, т.е. скалывается элементарный объем металла и образуется стружка. Далее процесс повторяется и образуется следующий элемент стружки.

Условно считают, что сдвиговые деформации происходят по плоскости ОО, которую называют плоскостью сдвига. Она располагается примерно под углом Θ = 300 к направлению движения резца. Угол Θ называют углом сдвига. Наличие поверхности сдвига в процессе стружкообразования и положение ее в пространстве было установлено русскими учеными И.А.Тиме и К.А.Зворыкиным. Срезанный слой металла дополнительно деформируется вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Структуры металла зоны АВС и стружки резко отличаются от структуры основного металла. В зоне АВС расположены деформированные и разрушенные кристаллы, сильно измельченные и вытянутые в цепочки в одном, вполне определенном направлении, совпадающем с направлением плоскости О1О1, которая с плоскостью сдвига составляет угол β.

Характер деформирования срезаемого слоя зависит от физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки, геометрии инструмента, режима резания, условий обработки. В процессе резания заготовок из пластичных металлов и сталей средней твердости превалирует пластическая деформация.

У хрупких металлов пластическая деформация практически отсутствует. Поэтому при резании деталей из хрупких металлов угол β близок к нулю, а при резании деталей из пластичных металлов β доходит до 300, что свидетельствует о сложном внутреннем процессе деформирования кристаллов и формирования новой структуры. Знание законов пластического деформирования и явлений, сопровождающих процесс резания, позволяет повысить качество обработанных поверхностей деталей машин и их надежность.

 

Рис.            14.                                                                           Рис. 15.

Упругонапряженное состояние                         Схема процесса металла при обработке

резанием.                                                                            образования стружки.

 

При резании металлов образуется стружка сливная, скалывания или надлома. Сливная стружка, появляющаяся при резании пластичных металлов, представляет собой сплошную ленту с гладкой прирезцовой стороной. На внешней стороне ее видны слабые пилообразные зазубрины. Стружка скалывания, образующаяся при резании металлов средней твердости, представляет собой ленту с гладкой прирезцовой стороной, на внешней стороне - ярко выраженные зазубрины. Стружка надлома образуется при резании хрупких металлов и состоит из отдельных, не связанных между собой элементов. Вид образующейся стружки зависит от физико-механических свойств металла обрабатываемой детали, режима резания, геометрии режущего инструмента, применяемых в процессе резания смазочно-охлаждающих веществ.

Стружка, образующаяся в процессе резания, подвергается значительному пластическому деформированию, одним из проявлений которого является ее усадка. Усадка стружки состоит в том, что длина стружки оказывается меньше длины обработанной поверхности, а толщина - больше толщины срезанного слоя металла. Ширина стружки практически остается без изменений. Усадка стружки характеризуется коэффициентом усадки. Чем пластичнее металл заготовки, тем больше величина К усадки стружки. Величина усадки стружки зависит от физико-механических свойств обрабатываемого металла, режима и условий резания, геометрии инструмента.

 

26