ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические основы процесса резания металлов из "Основы механической обработки металлов " На основе данных современной науки можно считать, что основные положения о физической сущности процесса резания, выдвинутые И. А. Тиме, справедливы. Многими исследовательскими работами установлено, что процесс резания представляет собой упруго-пластическое сжатие и сдвиг частиц срезаемого слоя. [c.56] Давление режущего инструмента на срезаемый слой металла можно сравнить с давлением подвижной части пресса на испытуемый образец при сжатии, хотя условия сжатия в этих случаях будут несколько отличаться. При сжатии образца под прессом происходит так называемое свободное сжатие, когда деформируемый металл может сдвигаться во все стороны, за исключением поверхностей сжатия. При сжатии в процессе резания срезаемый слой связан с основной массой заготовки, и эта связь значительно усложняет механику деформирования. [c.56] На рис. 25, б и г представлено несвободное сжатие образца и образование металлической стружки при свободном резании. В обоих случаях процесс отделения металла аналогичен, но при резании пластические деформации будут меньше, так как у резца предусмотрены передний и задний углы, облегчающие расклинивание металла и сход стружки. Схема образования стружки дана на рис. 26. [c.57] Движущийся резец под действием силы Р сжимает впереди лежащий слой металла и, когда напряжения в нем превосходят его прочность, сдеформированные элементы последовательно теряютсвязь с основной массой заготовки и сдвигаются в направлении плоскости АВ. Эта плоскость называется плоскостью скалывания, или плоскостью сдвига. Соответственно угол Рх, образованный этой плоскостью и продолжением поверхности среза, называется углом сдвига, или углом скалывания. [c.57] Изучая процесс образования стружки, Я. Г. Усачев, впервые применив металлографический метод исследования, обнаружил, что микроструктура стружки отличается от микроструктуры основной массы металла заготовки. В элементах стружки ему удалось заметить линии скольжения СО (рис. 26), являющиеся следами плоскостей скольжения, по которым перед сдвигом происходит скольжение частиц металла внутри элементов. В направлении линии скольжения происходит ориентирование сильно сдеформи-роваемых и вытянутых зерен металла, имеющих в продольном сечении эллиптическую форму. [c.57] Экспериментально установлены довольно точные значения углов Р1 и р.2 и пределы их изменений. Углы эти увеличиваются с увеличением переднего угла у, толщины срезаемого слоя а и скорости резания у. Угол Р1 30- 40°, а Рг Рх = 18—20° — является величиной почти постоянной. [c.57] Металлографический метод исследования дает возможность получить картину изменения микроструктуры стружки и поверхностного слоя заготовки, прилегающего к обработанной поверхности, а по изменению микроструктуры можно судить о результате механического воздействия на обрабатываемый металл, от метод дает довольно точное представление о зоне пластического деформирования (см. рис. 30) и его интенсивности на отдельных участках этой зоны, о направлении течения металла и сдвигов элементов стружки. О характере пластического деформирования можно также судить по изменению твердости в отдельных точках стружки и обработанной поверхности по сравнению с первоначальной твердостью заготовки, так как известно, что пластическое деформирование приводит к повышению твердости материала. [c.58] Для изучения процесса резания стали применять высокоскоростную (сотни тысяч кадров в секунду) киносъемку. Киноленты, отснятые на высокой скорости, пропускаются через кинопроектор с обычной скоростью (24 кадра в секунду), что дает возможность наблюдать на киноэкране и изучать процесс резания с замедлением в 20—30 тыс. раз. [c.58] В зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, геометрии режущего инструмента, элементов режима резания и других факторов процесса резания меняется вид стружки. При обработке пластичных материалов (сталь, вязкая латунь) могут получаться два типа стружек суставчатая и сливная (рис. 27). При обработке малопластичных материалов (чугун, бронза) получается стружка надлома. Суставчатая стружка состоит нз резко выраженных элементов, но прочно связанных между собой (рис. 27, б). Такая стружка может отделяться кусками значительной длины. Прирезцовая поверхность суставчатой стружки гладкая, а ее противоположная поверхность имеет зазубрины, соответствуюшие элементам срезанного слоя. [c.58] Стружка надлома (рнс. 27, в) представляет собой отдельные элементы, не связанные друг с другом прирезцовая поверхность у нее шероховатая. При определенных условиях резания эта стружка может получаться кольцами и полукольцами, но связь между элемента.ми ничтожная, и она легко рассыпается при малейшем нажатии. [c.59] При трении. двух металлов наблюдается слипание трущихся поверхностей, в результате чего частицы одного металла остаются на поверхности трения другого. Слипание происходит даже при обычных температурах. В случае недостаточной смазки в подшипниках скольжения происходит заедание, которое получается из-за наволакивания частиц металла вкладыша подшипника на шейку вала. Очевидно, такое же слипание трущихся поверхностей, но еще более интенсивное, должно получиться при резании металлов. [c.59] При интенсивном образовании нароста фактический угол резания 61, образуемый наростом, меньше угла резания б, полученного при заточке (рис. 28, а), в результате чего деформация уменьшается, облегчается сход стружки, условия резания делаются более благоприятными. Таким образом, при предварительной обработке нарост допустим. При чистовых работах от нароста необходимо освобол даться, так как обработанная поверхность, покрытая бугорками нароста, имеет большую шероховатость, неравномерную твердость, что сказывается отрицательно на эксплуатационных свойствах детали. [c.60] С увеличением переднего угла у облегчается скольжение и сход стружки, следовательно, уменьшается величина нароста, а при 7 30° он и вовсе не образуется. [c.61] Повышение класса чистоты передней поверхности инструмента, достигаемое тщательной заточкой и доводкой, применение соответствующей смазочно-охлаждающей жидкости уменьшают интенсивность образования нароста. Большое влияние на образование нароста оказывает скорость резания (рис.29). [c.61] В процессе резания в результате упругих и пластических дефор.маций происходит изменение физико-механических свойств стружки и поверхностного слоя обработанной детали. На рис. 30 точками показана зона деформации. [c.61] В результате пластической деформации и сдвигов в срезаемом слое стружка получается короче (/1), чем путь, пройденный резцом по обработанной поверхности /, поперечное сечение стружки, наоборот, будет больше, чем сечение срезаемого слоя ( 21 а). [c.61] С применением смазывающе-охлаждающей жидкости, увеличением подачи, переднего угла у и главного угла в плане ф коэффициент усадки уменьшается, так как уменьшаются деформации в процессе резания. [c.62] В результате пластического деформирования стружка подвергается не только усадке, но и упрочнению (наклепу), и ее твердость может увеличиваться в 2—3 раза по сравнению с исходной твердостью основной массы металла заготовки. Упрочняется также металл впереди резца и в поверхностном слое обработанной детали на глубину Н. Повышение твердости в массе стружки и поверхностном слое обработанной детали неравнсмерно. Большая твердость получается у стружки в прирезцовом слое, а в поверхностном слое детали — ближе к обработанной поверхности. Степень упрочнения и глубина его проникновения значительно больше у вязких металлов, чем у хрупких. С увеличением глубины резания, подачи, угла резания 6 увеличивается упрочнение и глубина проникновения пластической деформации. С увеличением скорости резания и применением смазочно-охлаждающей жидкости упрочнение и глубина его проникновения уменьшаются. [c.62] Увеличение микротвердости поверхностного слоя (при хорошей чистоте обработанной поверхности) улучшает эксплуатационные свойства деталей — повышается их износостойкость и усталостная прочность. Упрочнение гюверхностного слоя деталей с повышением класса чистоты обработанной поверхности (до у7 — у9) достигается специальными отделочными операциями — калиброванием отверстий шариками и оправками, а также обкаткой наружных поверхностей роликами. [c.62] В процессе точения резцу приходится преодолевать силы сопротивления обрабатываемого материала резанию (силы упругого и пластического деформирования, силы трения). Все эти силы можно привести к суммарной равнодействующей силе Н, расположенной в пространстве и приложенной к резцу. Для удобства измерения и изучения раскладывают силу на три взаимно перпендикулярные составляющие Р , Ру и Р (рис. 31, а). Сила резания Р. действует на резец в направлении движения резания и является касательной к поверхности резания (эту силу также называют тангенциальной). Радиальная сила Ру направлена в сторону резца перпендикулярно оси заготовки. [c.62] Вернуться к основной статье