2.5. Элементы срезаемого слоя и стружки

Сечение срезаемого слоя, или сечение среза, – фигура, образованная при рассечении слоя материала заготовки, отделяемого лезвием за один цикл главного движения резания. Сечение срезаемого слоя может иметь различную форму в зависимости от формы режущей кромки резца и ее расположения относительно вектора скорости движения подачи. В случае прямолинейного режущего лезвия, расположенного под углом к вектору, сечение срезаемого слоя имеет форму параллелограмма, основание которого равно подачеs, а высота – глубине резанияt. Схематическое изображение поперечного сечения срезаемого слоя в случае точения показано на рис. 2.17, в случае строгания – на рис. 2.18, а в случае долбления – на рис. 2.19.

Процессы пластической и упругой деформации и сопротивления металла деформированию зависят не только от величины площади, но и от ширины и толщины сечения срезаемого слоя.

Ширина срезаемого слоя (ширина среза) – длина стороны сечения срезаемого слоя, образованная поверхностью резания. Ширина среза обозначается буквойbи измеряется в миллиметрах. Геометрически (см. рис. 2.17–2.19) ширина срезаемого слоя равна следу1–2пересечения поверхности резания плоскостью, которая при точении проходит через ось вращения обрабатываемой детали, а при строгании и долблении перпендикулярна обработанной поверхности. В общем случае, когда ширина срезаемого слояb₁, мм, принимается равной проекции рабочей длины режущей кромки резца bна основную плоскость:

.

Толщина срезаемого слоя(толщина среза) – длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматриваемую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя. В общем случае, когда, толщина срезаемого слояa₁ выражается формулой

.

Из рис. 2.20 видно, что при одной и той же глубине резания и подаче поперечное сечение срезаемого слоя принимает различную форму (в зависимости от формы режущей кромки и главного угла в плане). При прямолинейной режущей кромке и(см. рис. 2.20,а) поперечное сечение срезаемого слоя имеет форму прямоугольника; при (см. рис. 2.20,б, в) – форму параллелограмма. Изменяются при этом толщина и ширина срезаемого слоя: с увеличением угла толщинаа увеличивается, а ширина b уменьшается.

Рис. 2.20. Формы поперечного сечения срезаемого слоя в зависимости от величины главного угла в плане и формы режущей кромки:а)  = 90°; б) и в)  < 90°; г) кромка криволинейная

Глубина резания и подача характеризуют процесс с технологической (производственной) стороны. Толщина и ширина срезаемого слоя более полно, чем глубина резания и подача, характеризуют и объясняют физическую сторону процесса резания.

Если режущая кромка имеет криволинейную форму (см. рис. 2.20, г),поперечное сечение срезаемого слоя имеет форму запятой; толщина срезаемого слоя при этом в разных точках режущей кромки имеет различное значение; по мере приближения к вершине резца толщина срезаемого слоя уменьшается.

Площадь сечения среза, мм², выражается формулой

.

Площадь сечения срезаемого слоя, подсчитываемая по этой формуле, представляет собой площадь номинального сечения. Действительное же сечение срезаемого слоябудет меньше номинального сеченияfна некоторую величину осевого сечения гребешков, остающихся на обработанной поверхности (рис. 2.21).

а)б)

Рис. 2.21. Остаточные гребешки при точении: а) прямолинейная режущая кромка; б) криволинейная режущая кромка

На рис. 2.21,апоказана остаточная площадь не срезанного гребешка при работе резцом с прямолинейной режущей кромкой и радиусом закругления вершины, равным нулю.

Если обозначим остаточную площадь гребешка через , то действительное сечение

.

Высота гребешка Нможет быть определена из треугольниковADCиBDC:

; .

Учитывая, что AD + BD = s, получим:

,

откуда

, мм. (2.1)

Площадь остаточного сечения срезаемого слоя (площадь гребешка) определяется по формуле

.

Следовательно, действительное сечение

.

Как показывают исследования, разница между действительным и номинальным сечениями заметна лишь при больших подачах s> 2 мм/об, а потому в практических условиях под площадью сечения срезаемого слоя понимается площадь номинального сечения срезаемого слоя, мм².

Для проходного резца, имеющего радиус скругления при вершине резца и работающего с подачейs, меньшей величины этого радиуса (см. рис. 2.21,б), высота остаточного гребешка может быть определена по формуле

.

Так как

,

то

.

Следовательно,

или .

Так как величина H²весьма мала по сравнению с 2Hr, можно написать

или . (2.2)

Из формул (2.1) и (2.2) следует, что с уменьшением подачи sи углов в планеи, а также с увеличением радиусаrпри вершине резца высота остаточных гребешков должна уменьшаться, что в действительности и имеет место. Однако фактическая высота остаточных гребешков ввиду значительных упруго-пластических деформаций обработанной поверхности, а также упругого последействия, как правило, получается больше по сравнению с их номинальными значениями.

При точении, в зависимости от соотношения ширины и толщины срезаемого слоя, могут быть получены различные сечения срезаемого слоя (рис. 2.22). Принято считать, что при соотношении получаются прямые сечения срезаемого слоя (см. рис. 2.22,а); если, то получаются равнобокие (см. рис. 2.22,б) сечения; при соотношении получаются так называемые обратные сечения (см. рис. 2.22,в).

а)б)в)

Рис. 2.22. Формы сечения срезаемого слоя: а) прямой; б) равнобокий; в) обратный