Обрабатываемость материалов резанием

Рабочий процесс обработки металлов резанием заключается в динамическом и кинематическом взаимодействии двух твердых тел — обрабатываемой заготовки и режущего инструмента. Поверхностный слой металла, срезаемый с обрабатываемой заготовки, подвергает­ся интенсивному пластическому деформи­рованию, в результате чего материал срезаемого слоя в частично или пол­ностью разрушенном состоянии удаля­ется с заготовки в виде срезанной струж­ки. Во время протекания процесса реза­ния непрерывно возникают новые поверх­ности на заготовке и на срезаемой стружке.

К резанию металлов как технологи­ческому способу обработки заготовок де­талей машин предъявляются следующие основные требования:

а) высокое качество и точность обработанных поверхностей;

б) высокая производительность труда;

в) экономичность. Выполнение этих требований зависит от комплекса одновременно действующих факторов, которые можно разделить на три основные группы.

К первой группе относятся факторы, тем или иным способом связанные с фи­зической природой и структурным состо­янием металла обрабатываемой заго­товки.

Вторая группа факторов определяется свойствами материала режущей части инструмента, его конструкцией и качеством исполнения.

В третью группу входят факторы, отражающие эксплуатационные условия проведения процесса резания.

При изучении процесса резания был установлен целый ряд взаимосвязанных параметров и характеристик, отражающих различные физические явления, происходящие в процессе взаимодействия режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой, и на протекание которых влияют свойства ме­талла, подвергаемого обработке резанием.

Совокупность этих параметров и характеристик принято выражать общим термином — обрабатываемость ме­таллов резанием, под которым понима­ется свойство конструкционных металлов подвергаться обработке резанием. Основ­ные показатели обрабатываемости могут иметь как сравнительный, так и абсолютный характер.

К числу показателей, определяющих сущность термина «обрабатываемость резанием», относятся:

- сила резания (момент вращения) по сравнению с эталонным металлом (обычно сталь 45), измеренная в равных режимных условиях;

- эффективная мощность, затрачиваемая на резание по сравнению с эталонным металлом в равных режимных условиях;

- усадка стружки продольная и попереч­ная как мера пластической деформации, необходимой и достаточной для ее срезания и образования новых поверхностей на стружке и обрабатываемой заготовке;

- наличие или отсутствие склонности к наростообразованию в равных условиях резания, а также форма нароста;

- качество поверхностей, обработанных резанием в равных и оптимальных ре­жимных условиях, оцениваемое шероховатостью и остаточным напряжением в поверхностных слоях изготовленной детали;

- интенсивность изнашивания инстру­ментального материала по сравнению с резанием эталонного металла;

- теплота, выделяющаяся при деформации материала срезаемого слоя и кон­тактном взаимодействии трущихся поверхностей, а также ее распределение между стружкой, обрабатываемым мате­риалом и инструментом;

- вид, форма и размеры срезанной стружки, определяющие удобство ее отвода, хранения и транспортировки, воз­можность принудительной завивки и ломания стружки, а также безопасность обслуживающего персонала;

- энергозатраты на срезание единицы массы стружки.

Количественные выражения показателей обрабатываемости конструкционного металла данного химического состава и структурного состояния определяются твердостью, пределом прочности и отно­сительным удлинением, коэффициентом трения в паре с инструментальным материалом, свойством изнашивать лезвия инструмента, теплопроводностью и т. д. В реальных производственных условиях перечисленные свойства конструкционных металлов в связи с отклонениями хими­ческого состава и неоднородностью микроструктуры не являются постоян­ными.

Кроме того, характеристики процесса резания, отражающие взаимосвязанные физические явления, имеющие место в зо­не стружкообразования, изменяются в за­висимости от режимов резания, прогрес­сирующего износа инструмента и т. п. Поэтому сопоставление количественных оценок обрабатываемости, например по стойкости инструмента, допустимо лишь при соблюдении равных условий резания, типичных для сравниваемых групп конструкционных и инструментальных материалов.