Запорожец Издания
угол Pi, образованный этой плоскостью и продолжением обработанной поверхности, называется углом сдвига или углом скалывания. Последовательно образуемые элементы стружки могут прочно соединяться между собой. Согласно исследованиям, угол Л зависит в основном от угла у и обычно составляет 135-170°; большие значения А соответствуют работе с меньшими у (отрицательными), а меньшие с большими у. При сжатии элемента стружки силы резания возрастают, а с его сдвигом уменьшаются, что приводит к колебаниям сил, действующих на инструмент. Таким образом процесс резания периодичен. Современные исследования [13, 37] подтвердили, что деформации при резании включают упруго-пластическое сжатие и сдвиг частиц обрабатываемого материала. Воздействие режущего инструмента на срезаемый материал можно сопоставить с давлением подвижной части пресса на испытуемый образец при сжатии. Конечно, условия сжатия в этих случаях будут несколько отличаться. При сжатии образца под прессом происходит так называемое свободное сжатие, при котором возможно смещение материала во всех направлениях между поверхностями сжатия. При сжатии в процессе резания срезаемый слой связан с основной массой заготовки, и эта связь значительно усложняет механику деформирования. На рис. 15, б показано свободное сжатие цилиндра из пластичного металла. Под действием силы Р образец деформируется, меняя свою форму и размеры. Нанесенная на боковой поверхности цилиндра сетка исказилась. Вертикальные линии сетки искривились, указывая на бочкообразность сжатого образца, горизонтальные окружности искривились и вытянулись. С дальнейшим сжатием наступит разрушение образца. Если сжимать малопластичный материал, например чугун или бронзу, то пластическое деформирование будет меньше, и разрушение образца начнется вскоре после приложения сжимающей силы. На рис. 15, е и г показано несвободное сжатие образца и образование металлической стружки при свободном резании. В обоих случаях процесс отделения металла аналогичен, но при резании пластические деформации будут меньшими, так как у резца предусмотрена соответствующая геометрия - передний у и задний а углы, облегчающие деформирование металла. Изучая процесс резания металлов, Я. Г. Усачев, впервые применив металлографический метод исследования, обнаружил, что микроструктура стружки отличается от микроструктуры основной массы металла заготовки. В элементах стружки ему удалось заметить линии скольжения (рис. 16), которые являются следами плоскостей скольжения, по которым перед сдвигом происходит скольжение частиц металла внутри элементов. В этом же направлении происходит ориентирование сильно сдеформированных и вытянутых зерен, имеющих в продольном сечении эллиптическую форму (рис. 17). Плоскость скольжения CD составляет с продолже нием поверхности среза угол Рг- Исследования проф. А. М. Розен- берга и других советских ученых liiiiiw а) fillllll подтвердили наличие линий скольжения, обнаруженных Я. Г. Усачевым. Углы Pi и Рг увеличиваются с увеличением переднего угла, толщины срезаемого слоя и скорости резания. Они также будут больше для более пластичных обрабатываемых материалов и при Рис. 15. Деформация пластич ого металла Рис. 16. Схема образования струж-грессованием и образование стружки при ки (по Я. Г. Усачеву) резании. применении смазывающе-ох- t.-;6otoTLl-.T"Zl%liuS!- у;, лаждающих жидкостей. Раз- при резании НОСТЬ МСЖДУ угЛаМИ Pi И Pg обычно составляет 18-20°. Рассмотренные выше явления, связанные с процессом образования стружки, изучались главным образом экспериментальными методами. Широко применяется метод наблюдения боковой поверхности срезаемого слоя и обрабатываемой заготовки (рис. 15, г). Для этого на указанной поверхности наносится равномерная сетка тонких штрихов. В процессе резания происходит искажение сетки, дающее представление о направлении и величине деформаций, происходящих в обрабатываемой заготовке и срезаемом слое при превращении его в стружку. Наблюдение может выполняться как визуально, так и с помощью микроскопа; также производят фото- и киносъемку. Металлографический метод исследования деформаций, предложенный Я. Г. Усачевым, заключается в том, что резание прекращается в такой момент, когда стружка еще сохраняет связь с Зона пластического ВеформироВания Рис. 17. Схема изменения структуры обрабатываемого металла при резании заготовкой. Стружка вырезается вместе с частью заготовки, не подвергавшейся резанию. У полученного образца делают шлиф на боковой поверхности, который изучают под микроскопом со значительным увеличением. Можно также получить и соответствующие увеличенные фотографии шлифа. Металлографический метод показывает изменения микроструктуры стружки и поверхностного слоя заготовки, прилегающего к обработанной поверхности. Этот метод дает довольно точное представление о зоне пластического деформирования и его интенсивности на отдельных участках этой зоны, о направлении течения металла и сдвигов элементов стружки. О характере пластического деформирования можно также судить по изменению твердости в отдельных точках стружки и обработанной поверхности относительно первоначальной твердости заготовки, так как известно, что пластическое деформирование повышает твердость упрочняющихся материалов. Этот способ исследования стал применяться довольно часто с появлением современных приборов для измерения микротвердости тонких поверхностных слоев. Исследование напряжений и деформаций процесса резания также выполняют с помощью электрических датчиков и оптическим методом при резании прозрачных материалов [13]. § 2. ТИПЫ СТРУЖЕК Тип стружки зависит в основном от физико-механических свойств обрабатываемого материала и скорости резания. При обработке пластичных материалов (сталь, вязкая латунь, алюминий) могут получаться два типа стружек: суставчатая или скалывания (рис. 18 а) и сливная (рис. 18, б). При обработке малопластичных материалов (чугун, бронза) получается стружка надлома (рис. 18, в). Суставчатая стружка состоит из отдельных элементов, прочно связанных между собой. Такая стружка может отделяться отрезками значительной длины. Прирезцовая поверхность суставчатой стружки гладкая, а ее противоположная поверхность шероховата в связи с периодичностью образования элементов стружки. Такая стружка образуется при резании пластичных металлов средней и значительной прочности (а 60 кГ/мм) на средних скоростях резания. При обработке пластичных металлов малой прочности, в особенности на высоких скоростях резания, образуется сливная стружка. Прирезцовая поверхность такой стружки весьма гладкая, а противоположная имеет мало заметные шероховатости, так как элементы стружки малы. В зависимости от режима резания и геометрии инструмента она сходит с резца в виде плоской спирали, винтовой спирали (рис. 18, г) или ленты саблевидной формы (рис. 18, д). Стружка саблевидной формы чрезвычайно 0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129
|