Опишите физическую сущность процесса деформирования срезаемого слоя, наклепа и нароста в процессе резания. Укажите влияние наклепа и нароста на точность и шероховатость обработанной поверхности. (Решение → 518)

Заказ №39301

Опишите физическую сущность процесса деформирования срезаемого слоя, наклепа и нароста в процессе резания. Укажите влияние наклепа и нароста на точность и шероховатость обработанной поверхности.

Процесс резания металлов - сложный физический процесс, сопровождаемый рядом взаимодействующих явлений. К ним относятся упругое и пластическое деформирование, интенсивное трение, тепловыделение, образование нароста на инструменте, износ инструмента, повышение твердости и изменение структуры как стружки (срезанного слоя), так и поверхностных слоев обработанной детали и др. Взаимосвязь и взаимодействие этих явлений усложняются тем, что давление стружки на переднюю поверхность инструмента доходит до 100-200 кГ/мм 2 , а температура в зоне резания достигает 1000-1200° С. Еще И. А. Тиме, изучая процесс резания металлов, пришел к выводу, что это есть процесс последовательного сдвига (скалывания) элементов срезаемого слоя. При сжатии элементов силы резания возрастают, а при их сдвиге - уменьшаются, что приводит к колебаниям сил, действующим на инструмент. Эта неравномерность процесса резания является одной из основных причин возникновения вибраций в системе СПИД. 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. 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. На рис. 12, б показано свободное сжатие цилиндра из пластичного металла. Под действием силы Р образец деформируется, меняя свою форму и размеры. Нанесенная на боковой поверхности цилиндра сетка тонких штрихов исказилась (рис. 12, а и б). Вертикальные линии сетки искривились, указывая на бочкообразность сжатого образца, горизонтальные окружности искривились и вытянулись. При дальнейшем сжатии наступит разрушение образца. Если сжимать малопластичный материал, например, чугун или бронзу, то пластическое деформирование будет меньше, и разрушение образца начнется почти сразу с приложением сжимающей силы. Рисунок 12 – Деформация пластичного металла давлением и образование стружки при резании: а - металлический образец; б - свободное сжатие образца; в - несвободное сжатие образца; г - образование стружки при резании На рис. 12, в 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. 13. Движущийся резец под действием силы Р сжимает впереди лежащий слой металла и, когда напряжения в нем превосходят его прочность, сформированные элементы последовательно теряют связь с основной массой заготовки и сдвигаются в направлении плоскости АВ. Эта плоскость называется плоскостью скалывания, или плоскостью сдвига. Соответственно угол β1, образованный этой плоскостью и продолжением поверхности среза, называется углом сдвига, или углом скалывания.