Физические процессы при обработке резанием

Несмотря на большое разнообразие видов обработки резанием, все они могут быть сведены к взаимодействию материала заготовки и режущего кли­на (рис. 3.17), сопровождающемуся сложными физическими процессами.

Режущий клин представляет собой основной элемент любого режущего инструмента. Его образуют две поверхности: передняя (по ней сходит стружка) и задняя (обращена к обработанной поверхности). Двугранный угол , образованный ими, называется углом заострения. Передний угол определяет положение одноименной поверхности по отношению к плоско­сти, перпендикулярной к поверхности (плоскости) резания. Задний угол образован плоскостью резания (обработанной поверхностью) и задней по­верхностью режущего инструмента.

Необходимыми условиями осуществления процесса резания с помо­щью режущего клина являются:

• Более высокая твердость материала режущего клина:

• Наличие силы резания превосходящей силу сопротивления материала заготовки отделению от нее припуска;

• Перемещение режущего клина относительно плоскости резания со скоростью резания ;

Помимо этого, клин должен быть установлен относительно обрабатывае­мой поверхности заготовки таким образом, чтобы обеспечить требуемую глубину резания t и снятие стружки (см. рис. 3.17). Для выполнения условия непрерывности процесса резания инструменту должна быть обеспечена по­дача S - его непрерывное или периодическое смещение перпендикулярно вектору скорости (на схеме не показана).

С учетом сказанного рассмотрим основные физические процессы, проте­кающие при обработке материалов резанием. При этом следует помнить, что все они относятся к категории энергетического взаимодействия.

Деформационные процессы в зоне резания

Силовое взаимодействие в зоне срезаемого с заготовки слоя предшеству­ет всем другим явлениям и порождает их. В начальный момент, когда под действием силы движущийся со скоростью резец вдавливается в ме­талл, в срезаемом слое - припуске - возникают упругие деформации. В даль­нейшем, возрастая по абсолютной величине, они переходят в пластические. В прирезцовом срезаемом слое материала заготовки (выделен точечной штри­ховкой) возникает сложное напряженное состояние. В результате происходит разрыв межатомных связей по плоскости резания и образование стружки. Частично зона деформации захватывает и обработанную поверхность.

Энергетические зависимости при этом упрощенно можно представить следующим образом:

• Энергия, затраченная на снятие стружки (работа резания), составляет Дж, где - суммарная длина пути, пройденного режущим клином по плоскости резания;

• Мощность резания, определяющая соответствующую характеристику электродвигателя, равна

Вид образовавшейся стружки зависит от физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки и элементов режима резания. При ре­зании металлов образуется стружка сливная, скалывания или надлома. Слив­ная стружка, появляющаяся при резании пластичных металлов, представляет собой сплошную ленту с гладкой прирезцовой стороной и слабыми пилооб­разными зазубринами на внешней стороне. В отличие от нее стружка скалы­вания, формирующаяся у металлов средней твердости, на внешней стороне имеет ярко выраженные зазубрины. Стружка надлома образуется при реза­нии хрупких металлов и состоит из отдельных, не связанных между собой элементов.