§9.Наклеп при резании

Под обработанной поверхностью и впереди плоскости скалывания имеют место пластические деформации, вследствие чего происходит упрочнение и уплотнение металла, т. е. наклеп (рис. 10, г).

Со стороны заготовки возникает сила нормального давления N₁ на заднюю поверхность резца и сила трения F₁. Кроме этого, имеют место упругие деформации, благодаря которым происходит упругое восстановление поверхностного слоя на некоторую величину h_y (рис. 10, г).

В результате наклепа внутри тела появляются так называемые остаточные напряжения, поэтому фактически приходится резать значительно более твердый металл.

В зависимости от пластичности обрабатываемого металла и режимов резания зона наклепа распространяется впереди режущего лезвия на величину приблизительно до 15 мм и под обработанную поверхность на глубину h = 0,1...1,5 мм и более.

Экспериментально установлено, что при работе со скоростями резания порядка v = 100 м/мин и выше наклеп материала и нарост на резце практически исчезают.

§10.Теплота, возникающая при резании металлов

Процесс резания металлов всегда сопровождается значительным теплообразованием. Тепло возникает в зоне стружкообразования из-за пластического деформирования, сдвигов и отрыва металла (внутреннее тепло); трения стружки о переднюю поверхность инструмента и задних поверхностей инструмента о заготовку. Благодаря большой скорости перемещения стружки по передней поверхности инструмента и трения задней поверхности о заготовку в зоне контактов концентрируется большое количество тепла, разогревая прирезцовый слой стружки до температуры 800...1200°С. Металл переходит в пластическое состояние, вследствие чего создаются условия для трения скольжения.

Многочисленными и тщательными исследованиями различными методами: термопарами, оптическим, калориметрическим и другими установлено, что образовавшееся тепло распределяется между стружкой (25—80%), заготовкой (10—50%) и инструментом (2—8%). Часть тепла излучается в окружающую среду. Вся работа резания переходит в тепло, причем установлено следующее уравнение баланса тепла:

Q_д + Q_пп + Q_зп = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄,

где Q_д— количество тепла от деформации в срезаемом слое; Q_пп— количество тепла от трения стружки по передней поверхности инструмента; Q_зп— количество тепла от трения задних поверхностей инструмента о заготовку; Q₁— количество тепла, переходящего в стружку; Q₂— количество тепла, переходящего в заготовку; Q₃— количество тепла, переходящего в инструмент; Q₄— количество тепла, переходящего в окружающую среду.

Получившееся в процессе резания тепло распространяется с определенной скоростью в заготовку и инструмент в зависимости от теплопроводности металлов. Распределение тепла зависит от скорости резания. С увеличением скорости резания количество тепла, отводимого в заготовку, уменьшается, а в стружку и резец— увеличивается и наоборот (рис. 11).

Тепло не может глубоко распространиться в материал резца ввиду кратковременности нахождения стружки на передней поверхности, но на глубине нескольких сотых миллиметра температура может достичь точки плавления обрабатываемого материала. Это значительно снижает износостойкость инструмента или делает его неработоспособным. Нагрев резца и стружки в значительной мере зависит от подачи: чем больше подача, тем больше нагрев резца и стружки.

Нагрев резца вызывает понижение твердости и создает условия для его ускоренного износа. Процесс резания необходимо вести так, чтобы выделяющееся тепло не перегревало инструмент. Этому в значительной мере способствует применение смазочно-охлаждающих жидкостей.