Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

Скачать файл (24,85Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 207

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

80	160	2'/О
Скорость резания	и,м/мин

Рис. 32. Усадка стружки (а), вели чина усадки стружки для разных

металлов в зависимости			от скорости
резания	(б) и план скоростей (в).
1 — с т а л ь	10; 2 — медь;		3 — д ю р а л ю
м и н и й Д 1 ; 4 — с в и н е ц ;			5 — ж е л е з о
А р м к о ; 6 — л а т у н ь		Л 6 2 ; 7 — с т а л ь
1 2 Х Н З ; 8 — с т а л ь У 1 2 ;			9 — о л о в о ,
т и т а н о в ы й	с п л а в В Т 1 ;	10	— к а д м и й (по

д а н н ы м М. Ф. П о л е т и к а )

ная» усадка может быть и при обработке некоторых весьма проч ных материалов, например жаростойкого и титанового сплавов. Это получается вследствие малой пластичности их и резко выра женного элементного характера стружки. На величину усадки влияют и другие параметры: передний угол у, толщина среза а,

скорость резания				у, СОС и пр. Согласно рис. 32, а имеем:
тогда	уеадка		ах	= I cos (у — Ф);		а = I sin Ф;

		f		«1 _	cos (у — Ф)	cos (Ф — у).	,„„
				a	sin Ф	sin Ф *	к	>
Как		видим,	усадка		стружки	уменьшается с	увеличением
углов у,		Ф. Она характеризует степень пластической					деформации
срезаемого слоя			металла. При этом считают, что имеет место					пло
ская	пластическая			деформация и потому принимают,			что срезае

мый слой в такой же мере утолщается, в какой он укорачивается. В действительности это не всегда бывает так. Наряду с деформа цией сдвига происходит гидростатическое сжатие металла в зоне

резания и тогда с утолщением		одновременно стружка уширяется
и укорачивается при постоянном			объеме снятого металла. В этом
случае действительная усадка £д			с учетом уширения	определяется
по	уравнению
	БД =	БПР-£-.		(37)
где	Zap — продольная усадка,		равная отношению	длины среза

к длине стружки; b — ширина среза в мм; Ьх — ширина стружки

вмм.

Впрактических расчетах уширением стружки пренебрегают,

так как оно заметно лишь при срезании достаточно толстых стру жек п р и ч а л о м отношении — и особенно при свободном резании.

На рис. 33 схематично показано, чем различается свободное и несвободное резание. В первом случае работает один участок режу щей кромки AOi, сдвиг элемента стружки происходит вдоль одной плоскости АОхММх; при этом стружка свободно утолщается и расширяется, и одновременно происходит значительное укороче ние ее. При несвободном резании работают две режущие кромки — главная АОх и вспомогательная 0ХВ\ сдвиг осуществляется вдоль поверхности АОхВМХМ. Y вершины резца 0Х происходит сложная объемная деформация в результате наложения сопротивлений двух поверхностей сдвига у главной и вспомогательной кромок. Стружка расширяется лишь в одну сторону и к тому же отклоняется вбок под влиянием сил, действующих на вспомогательной кромке 0ХВ. Металл у вершины 0Х упрочняется и в меру уменьшения пластич ности углы сдвига вдоль ширины стружки увеличиваются к вер шине 0±. В результате усадка стружки при несвободном резании уменьшается сравнительно со свободным резанием; соответственно уменьшаются силы резания. Однако при обработке менее пластич-

ного металла может получиться и обратный результат, как это показывают исследования ряда экспериментаторов. Противоречия вызваны тем, что при обработке различных металлов в зависимости

Рис. "33. Элементы стружкообразования при свободном (а) и несвободном (б) реза нии

от режимов резания в разной степени проявляются упруго- и вязкопластические деформации и особенно явления разрушения, играющие значительную роль в процессе резания.

Относительный сдвиг

Усадка стружки в определенной степени характеризует сте пень пластической деформации стружки, но не всегда. Отсутствие усадки, когда £ = 1, не означает отсутствия пластической дефор мации. Она в действительности может иметь место и выражаться действительным сдвигом элемента стружки.

На рис. 34, а показаны

пластическая

зона

резания

АММ'А'

и деформированный элемент стружки АМтт'

(рис. 34, б). Здесь

Ах—толщина

элемента,

As—абсолютная

величина

сдвига.

Мерой интенсивности

деформации считается

относительный сдвиг

. Согласно

рис. 34,

имеем

Ах

Дх

S.X '

e =

- |

i -

ctg<D +

t g ( ( I > - Y ) .

(38)

Значительный

интерес

представляет

скорость

деформации

процессе

резания

о д е ф .

Она

намного превосходит

скорость де

формирования о с д в ,

которая согласно плану скЪростей (рис. 32, в)

резания

стружки у с х р

и деформирования

а с д в будет равна

sin 8

У с Дв ~

sin (6 +

Ф)

V -

( Щ

	Практически	у с д в мало	отличается		от скорости резания v.
Но	скорость деформации		у д е ф	имеет	очень	высокие	значения:
		^ д е ф = -Г-Г		= -ТГ Ах>			(4°)
					v
где е — величина		относительного сдвига; ^ д е ф				— время	перемеще
ния	резца на расстояние Ах.

Рис. 34. Расчет относительного сдвига

Так, например, при условиях: Ф = 30°, у =		0°, Ах = 0,02 мм,
v = 100 м/мин = 105 мм/мин	имеем
fctgq> +	tg (Ф — у ) ] 10»	1.25-107.
Д е * ~ ^деф	0,02	1.25-107.
Д е * ~ ^деф	0,02
Как видим, резание металлов является динамичным процессом
и можно полагать, что прочностные характеристики			металлов,
полученные при статических	испытаниях, не	будут	достаточно

точно описывать поведение металлов в процессе резания и особенно при очень больших скоростях деформирования (при сверхвысоких скоростях резания). В последнем случае приходится считаться с явлениями разрушения, происходящего не только в результате

исчерпания	ресурса пластичности срезаемого			слоя	металла, но
и по причине динамичности процесса. Это связано					со	скоростью
распространения		волны пластической	деформации		с,	зависящей
в основном	от	физико-механических	свойств	обрабатываемого

металла, в частности от модуля пластичности D и плотности ме талла р согласно уравнению

с^Ут- <4"

где

jjda изменение напряжения de изменение деформации

Утверждается [136], что при очень больших скоростях с под воздействием встречных волн пластической деформации (пря мых и отраженных от граничной зоны сжатия и растяжения) возможно моментальное разрушение металла.

Акад. Я- Б. Зельдович, исследуя явления разрушения в зави симости от скорости удара, теоретически приходит к выводу, что указанная зависимость претерпевает изменение вблизи не


которого порогового значения скорости		удара (10 ООО—20 000	м/с),
когда происходит в з р ы в — испарение		соударяющихся масс	[34].
Практически	этот вывод не был подтвержден из-за невозможности
достижения	указанных скоростей удара.

Текстура стружки

Рассматривая текстуру стружки, можно заметить, что зерна металла вытянулись в направлении под некоторым углом смещения относительно плоскости сдвига элементов (см. рис. 31). Эту кар тину впервые наблюдал русский исследователь Я. Г. Усачев,

Рис. 35. Расчет угла текстуры деформированной стружки

показавший, что угол Ф по величине изменяется от 30° у вязких


до 0° у	хрупких металлов.
Направление этой текстуры находят анализом простого сдвига
элемента	стружки. В этом случае (рис. 35) контур				АММхАх
превратился		бы в контур	АМтт' при сдвиге одной	стороны эле
мента из	положения АХМХ		ъ положение т'т при	неподвижной
стороне AM.		Выделим (как это делает А. М. Розенберг)			в металле

до его деформации некоторый элементарный объем в виде куба,

боковая		сторона которого представляет квадрат	ANM-^C	и вер
шина	А	совпадает с режущей кромкой резца, а	стороны	AN и
МХС	с	направлением сдвига. Условно принимаем	этот элементар

ный объем как зерно металла до его деформации. В результате простого сдвига МХС переместится в положение тС и точка Ми первоначально расположенная на обрабатываемой поверхности, окажется в точке т, расположенной на верхней стороне стружки.

Тогда ось симметрии квадрата АМХ

превратится в диагональ

параллелограмма, наклоненную под углом Ф х

к направлению сдви

га

и, следовательно,

t g 1 =

~Ст = Cm' +

mm'

.п t

:—-

^Z>

AC tg

(Ф — v) А

sin

Подставляя

в формулу

(42)

значение

АС

к упрощая,

получим

sin Ф +

созФ

;

( 4 3 )

Очевидно

c t g ® x =

1 + c t g O +

t g ( 0 - Y ) .

(44)

ctgOx

= 1 + 8 ,

(45)

где

е — относительный

сдвиг.

Согласно уравнению

(44)

угол Фг

уменьшается

с увеличением

пластичности металла, что будет справедливо лишь при упругопластической деформации, когда скорость наружной поверхности стружки меньше относительно скорости ее контактной поверх ности. При вязкопластической деформации, где имеет место обрат

ное явление	при	наличии течения, у г о л Ф х должен увеличиваться
с возрастанием		пластичности	(уменьшением коэффициента вяз
кости), что	и наблюдал Я- Г.		Усачев.

Отмеченные связи имеют отношение к явлениям завивания стружки, усадки ее и др.

Усадка стружки и относительный сдвиг

Величины усадки стружки £ и относительный сдвиг е выражают степень пластической деформации срезаемого слоя металла и между ними имеется закономерная связь. Так, из уравнения (36) получим