3.3.Поверхность сдвигов
Тиме И.А. предположил,
что металл до плоскости АО не деформируется,
а после АО – полностью деформируется.
Но как установил Брикс, поверхность
сдвига при стружкообразовании лишь
условно может считаться единственной.
В действительности имеет место несколько
поверхностей сдвигов, расположенные в
некоторой части деформирования. Степень
пластической деформации, глубину ее
распространяются впереди инструмента
и под обработанной поверхностью можно
с известным приближением характеризовать
“углом действия”
,
определяющим направление деформирующей
силы R по направлению
движения V.
Рис. 3.24. Поверхность сдвигов
В 1963 г. Зорев Н.Н.
вывел формулу для угла скалывания
,
где
- константа,
,
где
–
угол трения между
и
.
Таким образом,
.
Смысл тот же, что и в формуле Зворыкина. Для увеличения угла необходимо увеличить угол и уменьшить коэффициент трения, скорость резания.
3.4.Усадка стружки
В процессе резания происходит изменение поперечного сечения и длины стружки по сравнению с поперечным сечением срезаемого слоя и его длиной (путь, пройденный резцом по изделию) (рис. 3.9).
Поперечная деформация стружки:
1. Имеем утолщение
стружки. Коэффициент утолщения стружки:
,
где
.
Из треугольника АВС вытекает:
,
,
Рис. 3.25. Схема формирования усадки стружки
Показатель поперечной деформации или коэффициент поперечной усадки стружки вычисляется по формуле Тиме:
.
Коэффициент
увеличивается с уменьшением угла
,
т.е. возрастает усадка стружки,
увеличивается деформация, что приводит
к ухудшению условий резания.
2.
Кроме деформации по толщине, есть
деформация по ширине стружки. Расширение:
,
где
,
.
3. Продольная
деформация – изменяется длина стружки.
Коэффициент продольной усадки стружки
– это функция двух первых коэффициентов
усадки по толщине
и по ширине стружки
:
.
Т.к. при пластической деформации действует закон постоянства объема, то объем металла, снятый с изделия
,
соответствующий ему объем стружки
,
где
-
коэффициент, учитывающий сплошность
стружки:
.
Если
–
при сливной стружке, то
.
Таким
образом,
.
,
т.е.
.
1.
,
если
(сливная стружка), то
– это основной случай
,
т.е. стружка в процессе резания получает
усадку.
2. В случае, если
величина
,
то формируется элементная стружка.
Для малопластичных
материалов
,
но не намного. Для титановых сплавов,
например,
.
Поэтому может оказаться, что
,
откуда
–
случай отрицательной усадки стружки.
Это не значит, что титановые сплавы
по-особому деформируются, тогда
напряженность процесса характеризует
только
и
.
При обработке титановых сплавов
отрицательная усадка стружки объясняется
следующим: титановый сплав малопластичный,
поэтому пластичная деформация в срезаемом
слое не может достигать больших значений.
Он малотеплопроводный (в 4-10 раз ниже,
чем у обычной стали), на поверхности
контакта возникают высокие температуры
(1000 градусов и выше). Высокая температура
приводит к линейному удлинению стружки,
но при нагреве сплав становится еще
более хрупким – его пластичность и
пластичность стружки снижается и поэтому
она не подвергается пластическому
деформированию. Явление отрицательной
усадки имеет большее значение для
процесса резания:
,
;
- увеличение скорости движения стружки
по передней поверхности в единицу
времени усиливает износ режущего
инструмента.
1. Увеличенная работа трения по передней поверхности в единицу времени, что усиливает износ инструмента.
2. Уменьшается
площадка контакта
стружки с резцом – это приводит к
увеличению удельного контакта давления:
.
Ввиду уменьшения
–
центр давления приближается к режущей
кромке, и износ падает непосредственно
на главную режущую кромку. В результате
этого обрабатываемость резания титановых
сплавов значительно затрудняется.
Титановые сплавы имеют небольшую
теплопроводность:
.
Это приводит к повышению температуры
в зоне резания и за счет этого увеличивается
износ инструмента.