Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

в процессе резания. Сдвиговые деформации в зоне резания раз­ виваются под действием нормальных сил Nn и касательных Fn (сил трения) на передней поверхности инструмента. Эти же силы способствуют образованию' опережающих трещин и отрыву стружки.

Интенсивность разрушения определяется физико-механиче­ скими свойствами обрабатываемого материала и режущего инстру­ мента и, следовательно, коэффициентом трения между ними, геометрией режущего клина и особенно передним углом у, запа­ сом энергии упругой деформации, скоростью приложения на­ грузки скоростью, резания).

Рис. 75. Схема сил, действующих на передней грани резца

На рис. 76 представлена схема сил, действующих на передней поверхности резца. В первом случае (рис. 75) при достаточно малом угле у и большой силе трения Fn вертикальная состав­ ляющая нагрузки Р2 определяется по уравнению

При этом сила Р2 направлена вниз, уплотняя металл в зоне резания и подповерхностном слое и способствуя напряжению сжатия. В другом случае, при у t> р согласно уравнению сила Р2, направленная в обратную сторону, стремится оторвать срезаемый слой от обрабатываемой детали, облегчая образование опере­ жающей трещины. Этому содействует запас энергии упругой деформации, динамическое воздействие ВЫСОКИХ скоростей реза­ ния, низкотемпературное охлаждение и другие факторы, в ре­ зультате чего снижается нагрузка на резец.

133

Необходимо добавить, что процесс разрушения в зоне резания отмечается также при обработке высокотвердых сталей, когда происходят структурные превращения, вызывающие образование хрупкого мартенсита, твердых интерметаллических включений, карбидов с микротрещинами на границах различных фаз. Всякого рода дефекты, создавая локальные перенапряжения, становятся центрами разрушения, форсируя быстрое развитие трещин. В этих условиях сокращается работа пластической деформации.

Очевидно, для более полного представления о работе сил, действующих в процессе резания, необходимо их суммарное значение выражать уравнением

Как было отмечено, представленные выше методы теоретиче­ ского расчета сил резания неточны и сложны для практического использования. Для производственных вычислений обычно поль­ зуются более простыми уравнениями, полученными эксперимен­ тально. Они показывают зависимость составляющих сил резания от различных факторов.

29. С И Л Ы Р Е З А Н И Я В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ОБРАБАТЫВАЕМОГО М А Т Е Р И А Л А , Г Л У Б И Н Ы Р Е З А Н И Я И ПОДАЧИ ПО Э К С П Е Р И М Е Н Т А Л Ь Н Ы М Д А Н Н Ы М

Ранее было уже отмечено, что работа, затрачиваемая на сня­ тие стружки, идет на упругую и пластическую деформацию стружки, трение стружки и поверхности резания о резец, отрыв стружки (диспергирование). Несомненно, что количественно эта работа в основном зависит от физико-механических свойств обра­ батываемого материала, определяющих его прочность.

При обработке металлов резанием, когда стружка подвергается пластической деформации со значительной скоростью, сопротив­ ление резанию, очевидно, тем больше, чем выше вязкость обра­

уже сравнительно небольшая деформация вызывает значительное повышение твердости и, следовательно, давление .стружки на резец должно быть очень большим (табл. 10). Иначе ведут себя медь, алюминий,, латунь. Обладая малым пределом прочности и большой пластичностью, они при деформировании упрочняются сравнительно слабо, и потому сила резания не достигает значи-

134

тельной величины. Также сравнительно невелики силы резания при обработке чугуна и других хрупких металлов, так как сре­ заемый слой пластически почти не деформируется. Последнее способствует сокращению площади контакта между стружкой и резцом и уменьшению сил трения стружки по переднейповерхности инструмента.

Способность обрабатываемого материала оказывать сопротив­ ление резанию определялась ранее коэффициентом резания, т. е. силой резания, приходящейся на 1 мм2 площади поперечного сече­ ния снимаемого слоя металла (среза) при определенных условиях: глубине резания t = 5 мм, подаче s = 1 мм/об, угле резания б — 75°, угле в плане ср = 45°. Режущая кромка резца — пря­ молинейная горизонтальная (к = 0), вершина закруглена ра­ диусом г — 1 мм. Работа производится без смазочно-охлажда- ющих технических средств.

Очевидно, коэффициент резания — величина постоянная для данного обрабатываемого материала. Однако практически вместо

чина С р рассчитывается по формулам, выражающим закономер­ ность изменения силы резания в зависимости от глубины резания и подачи.

Нельзя смешивать постоянную величину С р с понятием об удельной силе резания. Удельной силой резания р принято считать давление, приходящееся на 1 мм2 поперечного сечения

135

снимаемого слоя металла (среза) при любых размерах последнего и любых режимах резания и геометрии резца; эта сила полу­

зующие механические свойства этих металлов. Они получены при

металла являются функцией комплекса физико-механических свойств и структуры металла. Они подтверждают, что при обра­ ботке стали, склонной к наклепу, увеличивается нагрузка на инструмент; например, мартенситная сталь ОХМ имеет более

резания при обработке жаропрочных сплавов на никельхромоалюминиевой кобальтовой основе, где удельная сила резания достигает 400 кгс/мм2 и более, хотя у них значения ав и НВ не столь велики. Поэтому нельзя признать правильными формулы для расчета величины С р для стали лишь в зависимости от предела прочности на растяжение ств, так как в процессе резания снимае­ мый слой металла подвергается в основном деформации сжатия. Например, Научно-исследовательское бюро технических нормати­ вов ГлавНИИпроекта при Госплане СССР рекомендует следующие формулы:

Надо полагать, что сопротивление резанию должно возра­ стать с увеличением работы, потребной на пластическую дефор­ мацию и разрушение металла, и, следовательно, оно должно быть в какой-то мере пропорциональным пределу прочности сгв,

136

Лоладзе предложил формулу, полученную аналитически, для расчета удельной силы резания

ее выше по сравнению с толстой стружкой; здесь также сказы­ вается большой угол резания самой режущей кромки при наличии достаточного по величине ее радиуса закругления. Следова­ тельно, с точки зрения нагрузки на режущий инструмент и удель­

где хрг > ург при нормальных условиях, когда глубина резания в несколько раз больше подачи, т. е. — > 1.

137

Влияние угла резания. Известно, что с увеличением угла реза­ ния б (т. е. с уменьшением переднего угла у) возрастает давление стружки на резец. Причина этого — уменьшение угла сдвига и увеличение деформации стружки, а также силы трения по передней поверхности резца, так как при этом стружка все более отклоняется от своего естественного направления.

138