1) Деформирование срезаемого слоя и виды стружки

В срезаемом слое металла возникают вначале упругие, а затем пластические деформации. В прирезцовой зоне возникают сдвиги, кристаллы деформируются и разрушаются, измельчаются, вытягиваются. Срезанный слой металла дополнительно деформируется из-за трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Сдвиговые деформации приводят к скалыванию элементарного объёма металла, затем процесс повторяется и образуется следующий элемент стружки. До 90 % работы резания расходуется на пластическое деформирование металла.

Рисунок 2 – Образование стружки

Виды стружки

Сливная – сплошная лента с гладкой прирезцовой зоной и слабыми зазубринами с внешней стороны

Элементная – стружка надлома с отдельными не связанными между собой элементами

Суставчатая – стружка скалывания с ярко выраженными зазубринами

Рисунок 3 – Виды стружки

а) пластичные металлы б) металлы средней твердости в) хрупкие металлы (чугун)

Работа резания максимальна при образовании суставчатой стружки, минимальна – для стружки надлома. Удалять из зоны резания наиболее сложно сливную стружку: она навивается на резец и деталь, летит с большой скоростью во все стороны. Чтобы сделать стружку мелкой, применяют резцы специальной конструкции – со стружколомными выступами, используют вибрационное резание (колебания ломают стружку). Созданы специальные стали для деталей массового производства, обрабатываемых на станках-автоматах. Эти стали содержат неметаллические включения, поэтому при их обработке образуется элементная стружка.

2) Тепловые явления в процессе резания

В процессе резания образуется теплота, общее количество которой складывается из теплоты, выделяемой за счет:

1) трения стружки о переднюю поверхность инструмента;

2) трения задних поверхностей инструмента о заготовку;

3) деформации металла (рисунок 4).

Из зоны резания тепло отводится стружкой (25 – 85 %), поглощается заготовкой (10 – 50 %) и инструментом (2 – 8 %), а также излучается в окружающую среду (рисунок 4).

Рисунок 4 – Источники образования и распределения теплоты при резании

Уравнение теплового баланса процесса резания

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q_стр + Q_инстр + Q_заг + Q_изл,

где Q_стр – тепловая энергия, уходящая в стружку, дж;

Q_инстр – тепловая энергия, уходящая в режущий инструмент, дж;

Q_заг – тепловая энергия, уходящая в заготовку, дж;

Q_изл – тепловая энергия, уходящая в окружающую среду (излучение), дж.

Теплообразование вредно, так как инструмент теряет режущие свойства, изменяется его геометрия, из-за чего возникают отклонения размеров и формы обработанной поверхности от заданных. Нагрев заготовки также приводит к изменению ее размеров и формы.

Для уменьшения вредного влияния теплоты на качество обработки применяют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Это водные растворы солей, эмульсии, минеральные масла, сульфофрезолы (масла с добавками фосфора, серы, хлора), керосин и др.

Жидкости снижают трение стружки об инструмент и инструмента о заготовку, уменьшают количество выделяемой теплоты и отводят ее во внешнюю среду. Смазывающее действие жидкостей препятствует налипанию металла на инструмент, в результате качество обработки повышается.

При черновой обработке необходимо сильное охлаждение, поэтому применяют эмульсии. При чистовой обработке, когда требуется получить высокое качество обработанной поверхности, используют различные масла.

Жидкость обычно подают под напором через узкое сопло на переднюю поверхность инструмента, иногда распыляют в виде тумана.