Физические основы процесса резания.

Процесс резания является сложным физическим процессом, который сопровождается многими явлениями: трением, тепловыделением, износом инструмента, завиванием и усадкой стружки, образованием нароста и т.д.

Иван Августович Тиме представил следующую схему стружкообразования: под действием резца, срезаемый слой подвергается сначала упругому, а потом пластическому сжатию. При пластической деформации происходит смещение сжимаемого слоя по поверхности резца и в дальнейшем отрыв от заготовки, таким образом образуется элемент стружки, т.к. процесс резания обычно идет при значительных скоростях, то отдельные элементы стружки не успевают отделяться друг от друга и образуется стружка в виде сплошной полосы.

Типы стружек.

При обработке пластических материалов типа стали образуются следующие типы стружек:

• элементная – при малых скоростях резания;

• ступенчатая – на средних скоростях резания;

• сливная – при больших скоростях резания.

При обработке чугуна образуется стружка надлома, т.к. материал хрупкий.

Усадка и завивка стружки.

В процессе резания происходит изменение размеров стружки по сравнения с размерами срезаемого слоя – это называется усадкой. Основной причиной является пластическая деформация в зоне резания. Продольная усадка – уменьшения длины, поперечная – увеличение ширины стружки.

Степень усадки .

Степень усадки зависит от свойств материала заготовки, углов резца, элементов режима резания.

Причины завивания стружки:

• пластическая деформация в зоне резания;

• неравномерное остывание стружки, вызывающее температурные напряжения и деформацию;

• перемещению стружки мешает резец.

Чтобы дробить стружку применяют стружколомы.

Образование нароста в зоне резания.

При определенных условиях обработки на передней поверхности резца вблизи режущей кромки образуется нарост – масса частиц обрабатываемого материала, которые крепко сцеплены с поверхностью резца. Твердость нароста выше твердости обрабатываемого материала, поэтому при появлении нароста резец начинает работать наростом, что ухудшает качество обработки, т.к. изменяются углы резца и его размеры. Нарост образуется постепенно в результате затормаживания и высокой температуры, которая как бы приваривает частички к резцу. Достигнув определенного размера, нарост срывается и уносится со стружкой. Частично он налипает на обработанную поверхность, что ухудшает ее качество. Нарост наиболее интенсивно образуется при скоростях 15-30 м/мин; при меньших скоростях недостаточна температура, при больших уменьшается трение.

Упрочнение в зоне резания (наклеп)

В процессе резания пластически деформируется не только срезаемый слой, но поверхностный слой обработанной поверхности детали. Это приводит к повышенной твердости и износостойкости. Величина наклепа зависит от свойств материала заготовки, вида обработки (черновая, чистовая), углов инструмента и т.д. После чистовой обработки наклеп не велик и улучшает эксплуатационные свойства детали, после черновой обработки он может быть значительным и затруднять процесс дальнейшей обработки. Поэтому после черновой обработки нередко производится промежуточный отжиг, убирающий наклеп.