МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА

Кафедра «Технология и оборудование машиностроения»

МЕХАНИКА ОБРАЗОВАНИЯ СЛИВНОЙ СТРУЖКИ

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине

РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ

для студентов специальностей

151001, 151002 всех форм обучения

Нижний Новгород, 2010

Составители: Г. В. Гостев, И.Л. Лаптев

УДК 621.9. 01 (075.8)

Механика образования сливной стружки: Методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей 151001 и 151002 по дисциплине «резание материалов» / НГТУ; Сост.: Г. В. Гостев, И.Л.Лаптев. Н. Новгород, 2010, 16 с.

Рассмотрены вопросы изучения деформированного и напряженного состояния в зоне резания при обработке с образованием сливной стружки как на модельном уровне, так и экспериментально, а также силы резания в условиях свободного резания.

ИВЦ ИПТМ. Учебно-методические комплексы кафедры «Компьютерное проектирование металлообрабатывающих и инструментальных систем». УМК «Резание материалов». Методичка Нарост.doc.

© Нижегородский государственный

технический университет

им. Р.Е.Алексеева, 2010.

Введение

При выполнении лабораторной работы изучается один из разделов курса, имеющий принципиальное значение для разработки расчетных методов определения сил резания. Хотя в основу рассмотрения вопроса о том, как образуется сливная стружка, положена одна из простейших моделей, концептуально она с достаточной полнотой отражает реально происходящие процессы. Основные принципы, на базе которых излагается материал, разработаны в трудах бывшего заведующего кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты», одного из крупнейших ученых страны в области обработки металлов резанием в 50 - 80-е годы заслуженного деятеля науки и техники, доктора технических наук, профессора Моисея Исааковича Клушина.

1. Цель работы

Изучение деформированного и напряженного состояния в зоне резания и определение его показателей при образовании сливной стружки.

2. Краткие сведения из теории

2.1. Описание зоны образования сливной стружки

Рассмотрение вопросов дается для случая свободного прямоугольного ( =0^O) резания c  = 90⁰ (строгание, точение диска с поперечной подачей) инструментом с плоской передней поверхностью при отсутствии явлений наростообразования.

При резании с образованием сливной стружки под воздействием режущего инструмента на срезаемый слой с толщиной а и шириной b впереди передней поверхности инструмента создается переходная пластически деформируемая зона (переходная зона), в которой путем пластической деформации происходит превращение срезаемого слоя в стружку. Переходная зона по своим свойствам не принадлежит ни к срезаемому слою, ни к стружке. В общем случае она имеет форму криволинейного многоугольника, ориентированного под углом сдвига ₁ к направлению вектора скорости резания (рис. 1). Толщина ее составляет несколько десятых миллиметра. Частицы срезаемого слоя, лежащие перед переходной зоной деформируются только упруго. Частицы, пересекающие переходную зону, становятся частицами стружки, которая представляет собой упруго напряженное тело на длине контакта ее с передней поверхностью инструмента С. В результате пластической деформации зерна срезаемого слоя в стружке изменяют свою форму. Направление их максимальной вытянутости просматривается в виде полос или строчек.

Рис. 1

а) б)

Рис. 2

При образовании сливной стружки в переходной зоне происходят деформации двух видов - простого сдвига и сжатия. Деформация сдвига может происходить по схеме чистого сдвига или по схеме простого сдвига. При малых (упруго - пластических) деформациях эти две схемы сдвига практически не различаются. Так как в переходной зоне имеют место большие деформации, различие учитывать необходимо. Деформация чистого сдвига складывается из равномерного растяжения вдоль одной оси и сжатия вдоль другой (рис. 2,а). При деформации простого сдвига перемещение точек деформируемого тела происходит лишь в направлении одной оси X на расстояния, пропорциональные координате Y (рис. 2,б). Направление главных линейных деформаций при простом сдвиге можно оценить по направлению главных осей эллипса, получаемого после деформации окружности, вписанной в первоначально выделенный элемент (квадрат). Большая ось эллипса соответствует направлению максимально удлиненного волокна после деформации.

Величина происшедшей (конечной) деформации оценивается различными характеристиками. При простом сдвиге ее можно оценить абсолютной величиной - углом поворота  первоначально выделенной (до деформации) ортогональной к направлению деформации линии; относительным сдвигом:

 = tg (1)

и истинным сдвигом g - суммой тангенсов бесконечно малых изменений первоначального прямого угла с учетом того, что он строится заново в каждый момент деформации. Численно g = .

Знание величины деформации необходимо для определения величины деформационного упрочнения (при конструкторских расчетах в области упругих деформаций для этой цели используется экспериментально установленный закон, в соответствии с которым напряжение пропорционально деформации). Умножив напряжение на площадь его действия можно оценить силы, действующие на этой площадке.

Направление максимальной вытянутости зерен (текстуры) при простом сдвиге по отношению к направлению сдвигов оценивается углом текстуры  (см. рис. 2,б), который определяется из выражения:

 = arcctg{0.5[2+(  ² + 4)^1/2]} (2)