5.8. Исследование деформации срезаемого слоя методом координатных сеток

Относительный сдвиг характеризует деформацию стружки в целом как деформацию геометрического тела. Однако для теории и практики необходимо знать, как она происходит внутри, как деформируются отдельные зерна обрабатываемого материала. Ответить на эти вопросы можно, исследовав деформации ячеек координатной сетки. Сущность исследования заключается в следующем. На отполированную гладкую поверхность образца-пластины из обрабатываемого материала наносят сетку в виде системы квадратов или окружностей (см. рис.5.19). Сетку наносят либо типографской краской с помощью печати-штампа, либо ее вычерчивают корундовой иглой на инструментальном микроскопе. Окружности получают в виде отпечатков после вдавливания алмазного конуса. Каждой ячейке присваивают номер, первая цифра которого означает номер горизонтального ряда сетки, а остальные - номер вертикального ряда.

Рис.5.19. Корень стружки с координатной сеткой

После подготовки образца производят обработку его резцом по координатной сетке при заданных факторах. Примерно в середине образца процесс резания останавливают. Сливная и суставчатая стружки при этом остаются соединенными с образцом. Место соединения стружки с заготовкой и связанную с ним стружку называют корнем стружки. Процесс резания по координатной сетке целесообразно снять на кинопленку с помощью камеры для скоростной киносъемки. Когда это сделать не представляется возможным, фотографируют корень с сеткой при необходимом увеличении. Затем измеряют линейные и угловые размеры ячеек на деформированном участке сетки. Это делают либо на кинокадрах, либо на фотографиях корней, либо непосредственно по образцу. Измерение производят на инструментальном микроскопе. Последовательно измеряют на каждой ячейке два взаимоперпендикулярных размера: , и угол Ψ между сторонами ячейки (см. рис.5.19).

По результатам измерения вычисляют относительные линейные деформации

по оси ОY , по оси OZ и относительный сдвиг .

Относительные деформации нельзя применять для оценки больших деформаций, характерных для процесса резания. Они применяются для оценки только малых деформаций, не превышающих 15%. Для оценки больших деформаций применяют истинные (логарифмические) деформации, смысл которых можно понять из следующего мысленного эксперимента.

Пусть необходимо оценить величину деформации сжатия образца (см. рис.5.20) от h₀ до h_к. Сжатие образца происходит не мгновенно, и в процессе деформации можно выделить положения 1, 2,…i, весьма близкие друг к другу, так что два соседних положения различаются между собой на бесконечно малую величину Δh_i.

Рис.5.20. Мгновенные формы 1,2,3…

стержня при его осадке силой сжатия Р

Общая деформация образца определяется суммой бесконечно малых относительных деформаций:

где h₁, h_2, h_i – малые абсолютные деформации сжатия;

h₀, h₁, h_i-1 – промежуточные размеры образца для соответствующих положений.

Переходя к пределу, получим

.

Связь истинной деформации с относительной

, так как ;

.

Сравним эти величины.

При = 0,1 е = 0,095; = 0,2 е = 0,182; = 0,5 е = 0,405; = 1 е = 0,69; =2 е = 1,1; =4 е=1,6.

Отсюда видно, что истинная деформация всегда меньше относительной, а разность между ними возрастает с увеличением деформации.

Угловую деформацию также необходимо оценивать не относительным сдвигом, а истинным сдвигом, определяемым по формуле

. (5.10)

Величины , , и g характеризуют различные деформации в различных направлениях. Для общей оценки степени сложной деформации вычисляют интенсивность деформации:

. (5.11)