44. Наростообразование при резании материалов

При образовании сливной стружки часто наблюдается задерживание обрабатываемого металла на перед­ней поверхности непосредственно около режущего лезвия. Это наслоение в сечении имеет треугольную форму (рис. 3.9). Впер­вые это явление обнаружил в 1915 году Я. Г. Усачев, а само

\ Рис. 3.9. Характерная форма нароста: а — нарост на передней поверхности резца; б — резец, с наростом б процессе работы образование назвал наростом. Он обнаружил, что структура нароста представляет собой тонкие слои металла, которые наложены друг на друга и вытянуты вдоль передней поверхности инструмента. Существует несколько точек зрения о причине образования нароста.

наростом явля­ется заторможенная зона обрабатываемого металла, образование которой вызвано значительными силами трения между стружкой и передней поверхностью инструмента. При снятии стружки возникают очень высокие удельные давления (≈1000 кгс/см²), в связи с чем металл сильно разогревается. Поэтому по всей пло­щади контакта наблюдается соприкосновение стружки с поверх­ностью инструмента. Несмотря на самое тщательное затачивание инструмента, на передней поверхности его остаются небольшие

зазубрины, углубления и риски. Деформированный металл стружки, попадая в них, застревает, затормаживается и не перемещается относительно передней поверхности инструмента. Это задерживает и перемещение ближайших слоев металла. Образуется масса заторможенного металла (слой его увеличивается, непрерывно питаясь металлом обтекаемой стружки) Слои наращиваются друг на друга, пока нарост не достигает размеров, максимально возможных при данных условиях. Вследствие чрезвычайно сильной деформации слои металла, образую­щие нарост, упрочняются. Их твердость в 2,5—3,5 раза больше твердости исходного металла. Таким образом, нарост как бы принимает на себя функции режущего лезвия. Однако он не ста­билен. Достигнув максимальной величины, нарост разрушается, частично уносится стружкой, частично поверхностью детали.

Так как сходящая стружка скользит не по вершине резца, а по передней поверхно­сти нароста, действительный передний угол у_д как бы увеличи­вается (рис. 3.11), что способствует облегчению процесса реза­ния. Вследствие высокой твердости нароста, он, выполняя функции режущего лезвия, отчасти предохраняет переднюю и заднюю грани инструмента от истирания их сходящей стружкой и обработанной поверхностью и уменьшает нагревание. Это в свою очередь приводит к уменьшению изнашивания инструмента, т.е.к повышению его стойкости. Вместе с тем наличие нароста увеличивает шероховатость обработанной поверхности. Еще Я. Г. Усачев в 1915 году заметил, что нарост является причиной появления неровностей на обработанной поверхности детали даже в условиях свободного резания. Схема процесса образования неровностей на обрабатываемой поверхности по мере снятия сливной стружки сводится к следующему. Нарост, обладающий весьма высокой твердостью, вы­полняет, как отмечалось, функцию режущего лезвия. Он удли­няет резец, что и является причиной некоторого увеличения тол­щины среза по сравнению с номинальной. В определенный момент выступающая часть нароста оказывается столь большой, что она срезается, отделяясь от основной массы на­роста. Часть его уходит со стружкой, а часть остается вдавленной в обработанную поверхность. Эта частица нароста является вы­ступающим краем неровностей. Разрушение нароста приводит к мгновенному уменьшению толщины среза. В дальнейшем размеры нароста снова увеличива­ются и толщина среза постепенно возрастает, пока его выступаю­щая часть опять не будет сорвана и унесена обработанной по­верхностью, образуя край очередной неровности. Этот процесс повторяется периодически, в результате вся обрабо­танная поверхность оказывается усеянной неровностями.