Физическая сущность процесса резания

Резание металлов – сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся рядом физических явлений, например, деформированием срезаемого слоя металла. Упрощенно процесс резания можно представить следующей схемой. В начальный момент процесса резания, когда движущийся резец под действием силы Р (рис. 1.6.1) вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации. При движении резца упругие деформации, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические.

В прирезцовом срезаемом слое материала заготовки возникает сложное упругонапряженное состояние. В плоскости, перпендикулярной к траектории движения резца, возникают нормальные напряжения sу, а в плоскости, совпадающей с траекторией движения резца, – касательные напряжения tx. В точке приложения действующей силы значение tx наибольшее. По мере удаления от точки А tx уменьшается. Нормальные напряжения s_у вначале действуют как растягивающие, а затем быстро уменьшаются и, переходя через нуль, превращаются в напряжения сжатия. Срезаемый слой металла находится под действием давления резца, касательных и нормальных напряжений.

Рис. 1.6.1. Упругонапряженное состояние металла при обработке резанием.

Сложное упругонапряженное состояние металла приводит к пластической деформации, а рост ее – к сдвиговым деформациям, т. е. к смещению частей кристаллов относительно друг друга. Сдвиговые деформации происходят в зоне стружкообразования АВС, причем деформации начинаются по плоскости АВ и заканчиваются по плоскости АС, в которой завершается разрушение кристаллов, т. е. скалывается элементарный объем металла и образуется стружка. Далее процесс повторяется и образуется следующий элемент стружки.

Условно считают, что сдвиговые деформации происходят по плоскости ОО, которую называют плоскостью сдвига. Она располагается примерно под углом q = 30 ⁰ к направлению движения резца. Угол q называют углом сдвига. Наличие поверхности сдвига в процессе стружкообразования и положение ее в пространстве было установлено русскими учеными И. А. Тиме и К. А. Зворыкиным.

Срезанный слой металла дополнительно деформируется вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Структуры металла зоны АВС и стружки резко отличаются от структуры основного металла. В зоне АВС расположены деформированные и разрушенные кристаллы, сильно измельченные и вытянутые в цепочки в одном, вполне определенном направлении, совпадающем с направлением плоскости О₁О₁, которая с плоскостью сдвига составляет угол b (рис. 1.6.2).

 

Список литературы

 

1. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учебное пособие для вузов.- М.: 2002.

2. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: учебник для вузов. - М.: Аудит, Юнити, 2003.-712 с.

3. Лифиц И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации: учебник. – М.: Юрайт, 2003, -318 с.

4. Стандартизация и управление качеством продукции: Учеб. для студентов вузов по эконом. спец./Под ред. В.А.Швандара – М.: Юнити-Дана, 2000 – 487 с.

5. О.А. Леонов, В.В. Карпузов, Н.Ж. Шкаруба, Н.Е. Кисенков Метрология, стандартизация и сертификация. Учебное пособие - М.: Колос, 2009. - 568 с.

6. Бреновский Ю.Н. Стандартизация: учебное пособие. – М.: ФОРУМ, 2012. – 368 с.

7. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация (2 издание); Москва, 1998(430с.)

8. Радкевич Я.М., Схиртладзе А.Г., Лактионов Б.И. Метрология, стандартизация и сертификация; Москва, 1998г.(792с.)

9. СЛЕСАРЕВ М.Ю. Метрология, стандартизация, сертификация. Часть 3. СЕРТИФИКАЦИЯ Москва 2004 год (57с.)