Исследование деформации срезаемого слоя при точении

Характеристика пластической деформации срезаемого слоя при резании металлов

Изучение процесса стружкообразования имеет большое значение, так как от него зависит величина работы, затрачиваемой на резание, износ режущего инструмента и качество обработанной поверхности [8, 28, 30].

Образование стружки возможно лишь в том случае, если на режущий инструмент будет воздействовать сила, способная создать в срезаемом слое напряжения, превышающие прочность обрабатываемого материала. Резец, внедряясь в обрабатываемый материал, начинает сжимать его своей передней поверхностью. По мере продвижения резца в обрабатываемом материале возникает упругая деформация, которая быстро переходит в пластическую, и срезаемый слой толщиной а превращается в стружку толщиной а ₁, движущуюся по передней поверхности инструмента.

Металлографическими исследованиями установлено, что срезаемый слой под действием режущего инструмента до превращения в стружку подвергается деформации на определенном участке. Следовательно, между стружкой и обрабатываемым материалом существует зона деформации, которая называется зоной стружкообразования (рис. 2.1). Зона стружкообразования ограничивается линией ОА, вдоль которой происходят первые сдвиговые деформации, линией ОВ, вдоль которой происходят последние сдвиговые деформации, и линией АВ, соединяющей зону недеформированного металла со стружкой. В процессе резания зона стружкообразования АОВ перемещается вместе с резцом.

Ширина зоны стружкообразования зависит от свойств обрабатываемого материала и условий резания (геометрии инструмента, режима резания и т.д.).

Наибольшее влияние на ширину зоны стружкообразования оказывает скорость резания. С ее увеличением зона стружкообразования сужается. Это объясняется тем, что с возрастанием скорости частицы обрабатываемого металла быстрее проходят через поле напряжений. Двигаясь с большой скоростью, они так быстро проходят линию ОА, что пластическая деформация не успевает произойти и начинается позже, на линии ОА' (рис.2.2). Если при низкой скорости резания образуется зона стружкообразования АОВ, то при высокой скорости – А'ОВ'. С увеличением скорости резания зона стружкообразования поворачивается по часовой стрелке; при этом толщина стружки уменьшается, так как снижается пластическая деформация.

При больших скоростях резания зона стружкообразования настолько сужается, что ее ширина составляет несколько сотых долей миллиметра. Поэтому в целях упрощения приближенно можно считать, что пластические сдвиги происходят по одной плоскости ОС, которая проходит через лезвие, линию пересечения наружных поверхностей срезаемого слоя и стружки и наклонена к пути движения резца под углом β₁. Плоскость ОС может быть названа условной плоскостью сдвига (скалывания), а угол β₁ – углом сдвига (скалывания) (рис. 2.3).

Рис. 2.1. Зона стружкообразования

Пластическая деформация срезаемого слоя при резании металлов внешне проявляется в том, что длина стружки l _стр получается короче пути L, пройденного резцом по обработанной поверхности, а толщина стружки а₁ больше толщины срезаемого слоя а (рис. 2.3). Ширина стружки в₁ незначительно отличается от ширины срезаемого слоя в, изменение размеров срезаемого слоя в результате пластической деформации определяется коэффициентом усадки стружки. Термин «коэффициент усадки стружки» введен русским ученым И. А. Тиме в 1870 году.

Принимая во внимание, что объем деформированного металла остается без изменения и что деформация в направлении ширины срезаемого слоя весьма незначительна (в практических расчетах эту деформацию не учитывают), получаем

а · в · L = a ₁ · в ₁ · l _стр, (2.1)

откуда

(2.2)

Рис. 2.2. Зона стружкообразования при различных скоростях резания

Рис. 2.3. Схема для определения усадки стружки

Ширина стружки в ₁ заметно отличается от ширины срезаемого слоя в лишь при срезании достаточно толстых стружек при малом отношении в/а. Соотношение (2.2) называют коэффициентом усадки стружки К, т.е.

(2.3)

По величине усадки стружки ориентировочно судят о величине пластической деформации, происходящей в срезаемом слое.

Согласно рис. 2.3 имеем

.

Дата добавления: 2015-12-07