2.1. Значения напряжений сдвига х для некоторых обрабатываемых материалов

Обрабатываемый материал	τ, МПа
Техническое железо	370
Сталь (С = 0,12 %)	480
Никель-хромованадиевая сталь	690
Аустенитная коррозионно-стойкая сталь	630
Никель	420
Медь (отожженная / холоднокатаная)	250/270
Латунь	370
Алюминий	97
Магний	125
Свинец	36

Для расчета напряжений сдвига τ воспользуемся схемой сил, действующих на передней поверхности резца (рис. 2.10). Здесь сила резания (стружкообразования) r помещена на вершину ре­жущего клина и представлена в виде двух составляющих: 1) - действует в направлении вектора скорости резания v; 2) ₂ - дей­ствует в направлении подачи , перпендикулярно к вектору ско­рости . При этом

или R = . (2.24)

С учетом уравнений (2.18) и (2.19), а также углов действия ω и наклона условной плоскости сдвига Ф (см. рис. 2.12):

Из этих зависимостей следует, что касательные напряжения и размеры срезаемого слоя а и b прямо пропорционально влияют на силу резания (стружкообразования) R и ее составляющие Р₁ и Р₂. Более сложное влияние на их уровень оказывает деформация срезаемого слоя, определяемая углом наклона условной плоскости сдвига Ф, а также направление действия силы резания (стружкооб­разования) R, определяемое углом действия ω = η - γ. Угол действия ω - это угол между вектором силы резания (стружкооб­разования) R и вектором скорости резания v. Величина ω зависит от условий трения на передней поверхности режущего клина и переднего угла (рис. 2.10).

Силу стружкообразования R можно рассчитать по уравнению (2.24), предварительно замерив динамометром составляющие P₁ и Р₂. Для нахождения угла действия ω нужно найти угол трения η по формуле tgη = F/N. Составляющие этой формулы можно найти по величине силы резания (стружкообразования) R:

Рис. 2.10. Схема сил, действующих на передней поверхности резца при свободном резании

Содержащиеся в скобках этих уравнений безразмерные вели­чины можно определить следующим образом: 1) угол сдвига Ф определя­ется по уравнению (2.4) с предварительным замером коэффициен­та усадки стружки к при заданном значении угла у; 2) угол η оп­ределяется по уравнению tgη = tg(ω + γ), где tg ω = Р₂/ Р₁

Из схемы действия силы резания (стружкообразования) и ее составляющих (рис.2.13) видно, что величина силы r изменяется при изменении переднего угла γ и режима резания (v, а, Ь), а также свойств обрабатываемого материала. Последние (γ и v, а, b) определяют изме­нение степени деформации при переходе срезаемого материала в стружку (угол сдвига Ф), условий трения на передней поверхности (угол η) и переднего угла γ инструмента; указанные углы тесно взаимо­связаны между собой.

Любые изменения условий трения на передней поверхности инструмента немедленно сказываются на величине деформации стружки, а любые изменения в области стружкообразования - на условиях трения в области контакта стружки с передней поверхно­стью. Таким образом, имеет место строгая взаимосвязь между зо­ной деформации сдвига и зоной контакта стружки с передней по­верхностью инструмента. Влияние последней на величину дефор­мации и силы иногда может быть даже более значительным, чем напряжение сдвига τ. Например, напряжение сдвига при резании меди почти в 2 раза меньше, чем при резании стали (см. табл. 2.1). Но так как усадка стружки к, определяемая условиями трения на передней поверхности (углы трения η и действия ω), при резании меди больше примерно в такое же число раз, то составляющие силы резания r в обоих случаях одинаковы.

Угол действия ω определяет положение условной плоскости сдвига и направление силы резания (стружкообразования) r. При увеличении этого угла и повороте вектора силы r против часовой стрелки, усадка стружки К и относительный сдвиг ε увеличивают­ся, а угол Ф и составляющая р₁ уменьшаются.

Таким образом, условия трения стружки о переднюю поверх­ность инструмента оказывают существенное влияние на силу ре­зания (стружкообразования) R и ее составляющие р₁ и р₂ при од­ном и том же значении переднего угла γ.