Металла в зоне резания

При обработке резанием превращение срезаемого слоя в стружку является одной из разновидностей процесса пластической деформации материала, выражающейся в изменении под действием внешней силы формы деформируемого тела без его разрушения.

Различают три основных вида деформированного состояния тела.

1. Растяжение, при котором вдоль одной из трех главных осей деформации x, y, z наблюдается удлинение, а вдоль двух остальных главных осей – укорочение деформируемого слоя.

2. Сжатие, при котором вдоль одной из главных осей деформации наблюдается укорочение тела, а вдоль двух остальных главных осей – удлинение. Если деформации удлинения равны между собой, сжатие называется простым.

3. Сдвиг, при котором деформация тела вдоль одной из главных осей отсутствует, вдоль второй оси происходит укорочение, а вдоль третьей главной оси – равное ему удлинение.

Рисунок 3.1 – Три основных вида деформированного состояния тела

Различают чистый и простой сдвиги.

При чистом сдвиге происходит равномерное укорочение тела вдоль одной оси и равномерное его удлинение вдоль другой, перпендикулярной к первой.

Квадрат АВСД превращается в равновеликий ромб А₁В₁С₁Д₁ при неизменном объеме тела.

Рисунок 3.2 Схемы деформации чистого (а) и простого (б) сдвигов

Простой сдвиг сопровождается смещением всех точек тела параллельно одной оси. При этом квадрат АВСД превращается в равновеликий параллелограмм, основание и высота которого такие же, как и у исходного квадрата.

Растяжение и сжатие тела относятся к объемному, а его сдвиг – к плоскому деформированному состоянию.

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 движения.

Поскольку в результате отделения слоя металла толщиной, а превращающаяся в стружку часть единого тела движется параллельно передней поверхности лезвия инструмента, а оставшаяся продолжает движение в прежнем направлении.

В точке, соответствующей сопряжению передней и задней поверхностей инструмента, под углом b, называемым углом сдвига, произойдет разделение тела на стружку и обрабатываемую деталь.

Конкретная задача процесса резания заключается в образовании новой поверхности. Поскольку прочность обрабатываемого материала соизмерима с прочностью материала инструмента, для обеспечения работоспособности инструмента его приходится упрочнять путем увеличения угла заострения до 908 и более. При такой конфигурации инструмента весь срезаемый слой припуска подвергается пластической деформации и превращается в стружку, а сам процесс резания по существу становится процессом пластической деформации всего срезаемого слоя припуска на обработку.

В процессе механической обработки в зависимости от свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров режущего инструмента и величины элементов режима резания могут образовываться различные по своему виду стружки. По внешнему виду и может быть бесчисленное множество, которое подразделяется на три основных вида: стружки скалывания, сливные и стружки надлома.