Особенности трения при резании

На участке С, в зоне контакта стружки с передней поверхностью инструмента, имеется область С/2 пластического контакта и область С-С/2 – упругого контакта.

При анализе процесса контакта стружки с инструментом следует учитывать:

1. Различие физико-механического состава поверхностей.

2. Интенсивное схватывание (адгезию) между контактирующими участками двух материалов.

3. Скоротечность контактов инструмента со стружкой.

4. Постоянное обновление обрабатываемого материала в зоне передней и задней поверхностей.

5. Сложный характер распределения термонапряжений на этих участках.

6. Участок С/2 характеризуется движением стружки по заторможенному слою.

7. Сопротивление движению стружки определяется сопротивлением сдвигу в контактном слое, а внешнее трение заменяется внутренним трением между слоями стружки.

Рисунок. Зоны деформаций при образовании сливной стружки а) и схема сил, действующих на передней б) и задней в) поверхности инструмента

Угол действия ω = arc tg P'_y / P'_z

Нормальная сила на передней поверхности: N_пп = P'_z cos (ω + γ) / cos ω.

Сила трения на передней поверхности: F_пп = P'_z sin (ω + γ) / cos ω.

По закону Амонта-Кулона средний коэффициент трения

μ = F_пп / N_пп = tg (ω + γ)

Увеличение средних нормальных контактных напряжений приводит к снижению μ. С этим связывают вторичные деформации.

В процессе резании, согласно исследованиям М. Гордона на основании молекулярно-механической теории трения Д. Дерягина, сила трения состоит из сил трения F¹, обусловленных адгезией на передней поверхности, и нормальной силы N, которая зависит от «атомно-молекулярной шероховатости» поверхности.

Трение, связанное с силами адгезии при контакте обрабатываемого материала с передней поверхностью инструмента: F_а=N₀·μ_0.

В общем случае средний коэффициент трения при резании состоит из двух коэффициентов трения – μ_а и μ₀, и отличается от известных значений коэффициентов трения двух контактирующих поверхностей.

μ = μ₀ + μ_a;

F = μ₀ ·N + μ₀ · N₀;

μ₀ – постоянная механическая составляющая коэффициента трения при резании.

μ_а – учитывает силы молекулярного притяжения между трущимися поверхностями

(адгезионная составляющая коэффициента трения при резании- μ_a = τ_п / σ_п).

N_{0 =} p₀ s₀ – равнодействующая сил молекулярного притяжения между трущимися поверхностями;

p₀-сила молекулярного притяжения, действующая на единице площади действительного контакта s₀.

Наибольший коэффициент μ у быстрорежущих сталей, затем - ВК, и ТК. Средний коэффициент трения при резании μ = 1,3…3,0 ни по величине, ни по физическому смыслу не совпадает с внешним коэффициентом трения и не является постоянным для трущихся поверхностей.

На средний коэффициент трения влияют физико- механические, теплофизические свойства материалов; передний угол; скорость резания, толщина и ширина среза; СОЖ; склонность материалов к схватыванию и их способность образовывать твердые растворы и соединения.

Рис. Зависимости ширины площадки контакта от скорости резания а) и толщины среза б).

Дата добавления: 2015-07-26