5.7. Взаимодействие задней поверхности инструмента с поверхностью резания. Силы на задней поверхности инструмента

В разделе 4 п. 4 уже указывалось, что область пластически деформированного металла, находящаяся перед передней поверхностью инструмента, включает в себя две зоны, в том числе зону ANM, где возникает предварительная пластическая деформация сжатия под действием равнодействующей на передней поверхности - силы R. Эта зона, как видно из рис. 4.5, лежит ниже линии среза. При движении резца вперед деформированный поверхностный слой благодаря упругому восстановлению начинает действовать на заднюю поверхность инструмента. Силы на задней поверхности возникают даже при резании остро заточенным инструментом. При резании инструментом с округленным лезвием они увеличиваются вследствие того, что часть цилиндрической поверхности, в каковую превращается режущее лезвие на определенном участке, не отделяет поверхностный слой металла, а вдавливает его в поверхность резания. Таким образом, силы на задней грани инструмента есть результат ее упругопластического взаимодействия с поверхностью резания. Они, как мы уже видели, раскладываются на нормальную силу и силу трения (рис. 5.1).

Опыт показывает, что силы и быстро возрастают с увеличением сопротивления обрабатываемого материала пластической деформации в условиях резания , они прямо пропорциональны ширине среза и заметно увеличиваются по мере нарастания фаски износа по задней поверхности. Для ориентировочного расчета сил и можно в случае резания острым инструментом пользоваться формулами:

, (5.37)

, (5.38)

в случае резания затупленным инструментом:

, (5.39)

, (5.40)

где - фаска износа по задней поверхности инструмента, в мм;

- коэффициент трения, рассчитанный по формулам (5.20), (5.21).

Кроме указанных факторов, на силы и влияет скорость резания (они с увеличением скорости резания заметно увеличиваются - в противоположность силам на передней поверхности, которые с увеличением скорости уменьшаются) и толщина среза (с ее увеличением силы и несколько возрастают, но значительно слабее, чем силы и ).

Ключевые слова и понятия

Переходная пластически деформируемая зона (ппдз)

Гидростатическое давление

Предел текучести обрабатываемого материала на нижней границе ППДЗ

Предел текучести обрабатываемого материала на верхней границе ППДЗ

Касательное напряжение на плоскости сдвига

Сила стружкообразования R

Составляющие силы резания , , N, F, ,

Зона контакта стружки с передней поверхностью инструмента

Максимальное давление в зоне контакта

Среднее давление в зоне контакта

Контактное касательное напряжение

Коэффициент трения в зоне контакта

Коэффициент упрочнения стружки

Силы на задней поверхности инструмента

Контрольные вопросы

1. Расскажите о силах, действующих на передней поверхности инструмента в условиях свободного резания, и факторах, от которых они зависят.

2. Под действием какого напряженного состояния находится металл в переходной пластически деформируемой зоне?

3. Какие факторы и как влияют на длину контакта стружки с инструментом?

4. Какие факторы и как влияют на давление в зоне контакта стружки с инструментом?

5. Почему касательное напряжение на плоскости сдвига всегда больше статического предела текучести обрабатываемого материала?

6. При резании каких материалов и в каких условиях процесс пластической деформации срезаемого слоя приближается к «изотермическому», а когда к «адиабатическому»?

7. Как влияют на сопротивление металлов пластической деформации в условиях резания их механические свойства; способность металлов к упрочнению и гидростатическое давление; теплофизические свойства металлов; скорость резания?

8. Какие факторы влияют на условия трения и на коэффициент трения в зоне контакта стружки с инструментом?

9. Какие факторы обусловливают величину угла скольжения?

10. Каковы причины, вызывающие появление сил на задней поверхности инструмента?