3. Стружкообразование при резании
3.1 Общие сведения о пластической деформации металла в зоне резания
При обработке резанием превращение срезаемого слоя в стружку является одной из разновидностей процесса пластической деформации материала, выражающейся в изменении под действием внешней силы формы деформируемого тела без его разрушения.
Различают три основных вида деформированного состояния тела.
Растяжение, при котором вдоль одной из трех главных осей деформации x, y, z наблюдается удлинение, а вдоль двух остальных главных осей – укорочение деформируемого слоя.
2. Сжатие, при котором вдоль одной из главных осей деформации наблюдается укорочение тела, а вдоль двух остальных главных осей – удлинение. Если деформации удлинения равны между собой, сжатие называется простым.
Сдвиг, при котором деформация тела вдоль одной из главных осей отсутствует, вдоль второй оси происходит укорочение, а вдоль третьей главной оси – равное ему удлинение.
Рисунок 3.1 – Три основных вида деформированного состояния тела
Различают чистый и простой сдвиги.
При чистом сдвиге происходит равномерное укорочение тела вдоль одной оси и равномерное его удлинение вдоль другой, перпендикулярной к первой.
Квадрат АВСД превращается в равновеликий ромб А1В1С1Д1 при неизменном объеме тела.
Рисунок 3.2 Схемы деформации чистого (а) и простого (б) сдвигов
Простой сдвиг сопровождается смещением всех точек тела параллельно одной оси. При этом квадрат АВСД превращается в равновеликий параллелограмм, основание и высота которого такие же, как и у исходного квадрата.
Растяжение и сжатие тела относятся к объемному, а его сдвиг – к плоскому деформированному состоянию.
Частица срезаемого слоя, находящаяся далеко от режущего инструмента, свободна от напряжений и движется по направлению к инструменту с постоянной скоростью. По мере приближения к режущему инструменту напряжения в рассматриваемой частице возрастают и, когда они превзойдут предел упругости обрабатываемого материала, частица получает пластическое смещение и изменяет направление своего движения.
Поскольку в результате отделения слоя металла толщиной, а превращающаяся в стружку часть единого тела движется параллельно передней поверхности лезвия инструмента, а оставшаяся продолжает движение в прежнем направлении.
В точке, соответствующей сопряжению передней и задней поверхностей инструмента, под углом b, называемым углом сдвига, произойдет разделение тела на стружку и обрабатываемую деталь.
Конкретная задача процесса резания заключается в образовании новой поверхности. Поскольку прочность обрабатываемого материала соизмерима с прочностью материала инструмента, для обеспечения работоспособности инструмента его приходится упрочнять путем увеличения угла заострения до 908 и более. При такой конфигурации инструмента весь срезаемый слой припуска подвергается пластической деформации и превращается в стружку, а сам процесс резания по существу становится процессом пластической деформации всего срезаемого слоя припуска на обработку.
В процессе механической обработки в зависимости от свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров режущего инструмента и величины элементов режима резания могут образовываться различные по своему виду стружки. По внешнему виду и может быть бесчисленное множество, которое подразделяется на три основных вида: стружки скалывания, сливные и стружки надлома.