ТЕОРИЯ РЕЗАНИЯ

2. Поляризационно-оптический метод исследования напряжении, метод изучения напряжений в деталях машин и строительных конструкциях на прозрачных моделях. Основан на свойстве большинства прозрачных изотропных материалов (стекло, целлулоид, желатин, пластмассы - оптически чувствительные или пьезооптические материалы) становиться при деформации оптически анизотропными, т. е. на возникновении искусственного двойного лучепреломления (т. н. пьезооптического эффекта). Главные значения тензора диэлектрической проницаемости линейно связаны с главными напряжениями. Так, например, для пластинки, нагруженной в своей плоскости, одно главное напряжение s_з, направленное нормально к пластинке (рис. 1, а), равно нулю и одна из главных плоскостей оптической симметрии совпадает с плоскостью пластинки. Если на пластинку D в круговом полярископе (рис. 2) падает свет перпендикулярно к её плоскости, то оптическая разность хода равна: D = d (n₁ - n₂) или D = cd (s₁ - s₂), где d - толщина пластинки, (s₁ и s₂ - главные напряжения, с - т. н. относительный оптический коэффициент напряжений. Это уравнение (т. н. уравнение Вертгейма) - основное при решении плоских задач П.-о. м. и. При просвечивании монохроматическим светом в точках интерференционного изображения модели, в которых D = ml (m - целое число), наблюдается погашение света; в точках, где D = (2m + 1)l/2, - максимальная освещённость. На изображении модели (рис. 3) получаются светлые и тёмные полосы разных порядков m (картина полос). Точки, лежащие на одной и той же полосе, имеют одинаковую D, т. е. одинаковые s₁ - s₂ = 2t_мах = D/cd (гдеt_мах - максимальные скалывающие напряжения). При белом свете точки с одинаковыми t_max соединяются линиями одинаковой окраски - изохромами.   Для определения s₁ - s₂ (или t_max) в данной точке достаточно определить с для материала модели и измерить компенсатором D или можно определить (s₀ модели и подсчитать порядок полосы m (s₀ = l/cd - разность главных напряжений в модели, вызывающих разность хода D = l; с и s₀ получают при простом растяжении, сжатии или чистом изгибе на образцах из материала модели). Т. к. при нормальном просвечивании плоской модели можно получить только разность главных напряжений и их направление, то для определения (s₁ и s₂ в отдельности существуют дополнительные физико-механические способы измерения (s₁ + s₂, а также графовычислительные методы разделения (s₁ и s₂ по известным s₁ - s₂ и их направлению, использующие уравнения механики сплошной среды.   Для исследования напряжений на объёмных моделях применяется более сложная техника эксперимента. Объёмная модель часто исследуется с применением метода «замораживания» деформаций. Модель из материала, обладающего свойством «замораживания» (отверждённые эпоксидные, фенолформальдегидные смолы и др.), нагревается до температуры высокоэластического состояния, нагружается и под нагрузкой охлаждается до комнатной температуры (температуры стеклования). После снятия нагрузки деформации, возникающие в высокоэластическом состоянии, и сопровождающая их оптическая анизотропия фиксируются. Наглядно описать это явление можно при помощи условной двухфазной модели материала. При нагреве до 80-120 °С (высокоэластическое состояние) одна часть материала размягчается, другая остаётся упругой. Нагрузке, приложенной к нагретой модели, противостоит неразмягчающийся скелет. При охлаждении нагруженной модели до комнатной температуры размягчающаяся часть снова застывает («замораживается») и удерживает деформацию в скелете после снятия нагрузки. «Замороженную» модель распиливают на тонкие пластинки (срезы) толщиной 0,6- 2 мм, которые исследуют в обычном полярископе.   Применяется также метод рассеянного света, при котором тонкий пучок параллельных лучей поляризованного света пропускается через объёмную модель и даёт в каждой точке на своём пути рассеянный свет, который наблюдается в направлении, перпендикулярном к пучку. Состояние поляризации по линии каждого луча от точки к точке меняется соответственно напряжениям в этих точках. Существует метод, при котором в изготовленную из оптически нечувствительного к напряжениям прозрачного материала (специальные органические стекла) объёмную модель вклеивают тонкие пластинки из оптически чувствительного материала. Измерения во вклейках проводят, как на плоской модели, - с просвечиванием нормально или под углом к поверхности вклейки.   Описанный П.-о. м. и. применяется для изучения напряжений в плоских и объёмных деталях в пределах упругости в тех случаях, когда применение вычислительных методов затруднено или невозможно. П.-о. м. и. напряжений используется для изучения пластических деформаций (фотопластичность), динамических процессов, температурных напряжений (фототермоупругость), для моделирования при решении задач ползучести (фотоползучесть) и др. нелинейных задач механики деформируемого тела.   Разработан также метод оптически чувствительных наклеек (слоев), наносимых на поверхности натурных деталей. Слой оптически чувствительного материала наносится на поверхность металлической детали или её модели в жидком виде и затем подвергается полимеризации или наклеивается на деталь в виде пластинки; это обеспечивает равенство деформаций нагруженной детали и покрытия. Деформации в покрытии определяются по измеренной в нём разности хода в отражённом свете при помощи односторонних полярископов.   Так как П.-о. м. и. напряжений ведутся на моделях, то они заканчиваются переходом от напряжений в модели к напряжениям в детали. В простейшем случае s_дет = s_мод b/a², где a и b - масштабы геометрического и силового подобий.

4. Метод координатных сеток.

Для подтверждения высказанных предположений воспользуемся методом координат-

ных сеток [7], который позволяет определить интенсивность деформаций. Суть метода со-

стоит в нанесении координатной сетки на поперечное сечение составного образца (рис.1).

Шаг сетки выбран, таким чтобы дальнейший расчет по аналитическим зависимостям показал

адекватные значения рассчитываемых параметров и составил 3 мм. Материал для исследова-

ния принят С1.

РЕЗЦЫ

Резцы являются одним из простых и наиболее распространенных металлорежущих инструментов. Основные определения для обработки резцами даны в ГОСТ 25751-83.

Резец состоит из головки, т. е. рабочей части, и тела или стержня, служащего для закрепления резца (рисунок 1.1) в резцедержателе станка или в другом крепежном устройстве.

Рисунок 1.2 – Поверхности детали при точении

Рисунок 1.1 – Конструкция резца

Головка резца состоит из следующих элементов: 1) передней поверхности (грани); 2) задней поверхности (грани); 3) режущих кромок; 4) вершины.

Передней поверхностью называется поверхность резца, по которой сходит стружка.

Задними поверхностями называются поверхности, обращенные к обрабатываемой заготовке. Их две – главная и вспомогательная.

Режущие кромки образуются пересечением передней и задних поверхностей. Их две – главная режущая кромка и вспомогательная.

Главная режущая кромка выполняет главную работу резания. Она образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей. Вспомогательная режущая кромка образуется от пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей. Вспомогательных режущих кромок может быть две (например, у отрезного резца).

Вершиной резца является место сопряжения главной режущей кромки со вспомогательной.

Форма режущей части резца определяется конфигурацией и расположением передней и задней поверхностей. Расположение указанных поверхностей и режущих кромок в пространстве характеризуется рядом углов, называемых углами резца.

Исходной базой для измерения углов являются две плоскости: основная плоскость 5 и плоскость резания 4, указанные на рисунке 1.2.

На рисунке 1.2 обозначены также три поверхности детали: обрабатываемая поверхность 1, поверхность резания 2 и обработанная поверхность 3.

Плоскость резания 4 – плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку.

Основная плоскость 5 – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач резца.

Главная секущая плоскость – плоскость, перпендикулярная к проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Проходные	Подрезные	Прорезные	Отрезные Галтельные
Резьбовые	Расточные	Фасочные	Фасонные

Углы резца

Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенными углами.

Углы резца делятся на главные и вспомогательные.

Главные углы измеряются в главной секущей плоскости. К главным углам резца относятся задний угол , угол заострения , передний угол и угол резания .

На рисунке 1.11 дана рабочая часть резца с необходимыми сечениями, где показаны главные и вспомогательные углы:

а) – главный передним углом называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку. Он может быть положительным, когда передняя поверхность направлена вниз от плоскости, перпендикулярной к плоскости резания равным нулю, когда передняя поверхность перпендикулярна плоскости резания (рисунок 1.11);

б) – главным задним углом называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания;

в) – углом резания называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

г) – главный угол заострения называется угол между передней и главной задней поверхностью резца.

Ри

Рисунок 1.11 – Основные углы резца

При положительном значении между углами существует зависимость

При положительном значении

.

Кроме рассмотренных главных углов, резец характеризуется вспомогательными: передним углам, углами в плане и углом наклона главной режущей кромки.

Вспомогательные углы измеряются во вспомогательной секущей плоскости.

Вспомогательная секущая плоскость – это плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

– вспомогательный задний угол называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку, перпендикулярную основной плоскости.

Положение режущих кромок определяется углами в плане (рисунок 1.11):

а) – главный угол в плане – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи (угол между плоскостью резания и рабочей плоскостью);

б) – вспомогательный угол в плане – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи (угол между рабочей плоскостью и проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость);

в) – угол при вершине – угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость;

Очевидно, что  +  + ₁ = 180.

г) – угол наклона главной режущей кромки – угол, заключенный между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью).

На рисунке 1.12 показан угол со стороны главной задней поверхности.

Рисунок 1.12 – Угол со стороны главной задней поверхности

Угол наклона главной режущей кромки может быть положительным (рисунок 1.12, а), равным нулю (рисунок 1.12, б), отрицательным (рисунок 1.12, в).

При положительном угле - вершина резца занимает низшее положение на главной режущей кромке, при отрицательном угле - вершина резца занимает высшее положение на главной режущей кромке.