Главная | Обратная связь

Современные представления о деформации в зоне резания

В действительности положение значительно сложнее. Пластиче­ская деформация, т. е. сдвиговые процессы происходят в опре­деленной зоне, и согласно пластической механике линии этих сдвигов можно выразить кривыми, пронизывающими зону реза­ния.

Первая пластическая деформация (по Усачеву и Бриксу) совершается не по линии среза, а по сложной кривой в поверхностных слоях. Все процессы изучаются на корнях стружки. Корень стружки получают резко прерывая процесс резания (при это на инструменте остается стружка).

Существует 2 зоны пластической деформации (рис. 1.2). Зона OLM называется зоной главных или первичных деформаций в ней , в ней происходят пластические деформации всего объема отделяемого металла.

Рис. 1.2. Зоны пластических деформаций в процессе резания

В этой зоне под действием нормальной составляющей силы давления в объеме материала касательные напряжения достигают предела текучести полностью сдеформированного (упрочненного) материала стружки, и пластическая деформация заканчивается. Через эту зону проходит весь объем срезаемого слоя. Линия OL — условная граница упругонапряженного металла; здесь начинаются и постепенно возрастают пла­стические сдвиги вплоть до кривой OM, где деформация и наклеп достигают наибольшего значения, происходит сдвиг элемента среза и начинается зона наклепанной, упругонапряженной стружки. Первоначально линии сдвигов проходят вдоль плоскости резания и выходят наружу на обрабатываемую поверхность.

Линия OL – линия начала пластических деформаций. Это геометрическое место точек, в которых действуют наибольшие касательные напряжения, соответствующие пределу текучести обрабатываемого материала .

Зона FPK называется зоной вторичных пластических деформаций. Часть стружки, проходящая через зону FPK, претерпевает дополнительную деформацию. Это происходит по ряду причин. В результате больших удельных давлений при температурах 300…580° С в зоне плотного контакта стружки с передней поверхностью инструмента происходит активное адгезинное схватывание (сваривание) отдельных частиц контактируемых поверхностей. Эти частички стружки затормаживают последующие слои, а те стремятся, в свою очередь, замедлить движение следующих, более глубоко лежащих слоев. Это приводит к дополнительной деформации прирезцовых слоев стружки. Степень деформации и размеры зоны FPK определяются свойствами обрабатываемого материала.

Для упрощения зону OLM заменяют плоскостью, расположенной под углом β к линии среза, которую называют плоскостью сдвига (АС) (рис. 1.3).

Угол сдвига (или угол скалывания) – это угол между плоскостью сдвига и линией среза β1.

Рис. 1.3. Упрощенная схема представления зоны пластических деформаций

С увеличением скорости резания зона пластической деформации уменьшается и превращается в узкую полоску вдоль плоскости сдвига, а угол сдвига Ф увеличивается вплоть до величины Ф = 45° при очень больших скоростях, когда деформация не успевает произойти и усадка стружки отсутствует.

В этом случае зона упругонапряженного состояния приближается к режущей кромке. Нормальные sy действуют как растягива­ющие у режущей кромки и по мере удаления быстро затухают, а затем через нуль переходят в напряжения сжатия.

Учитывая, что пластические деформации протекают с различной интенсивностью по толщине снимаемого слоя металла, можно ожидать здесь некоторого градиента скоростей движения отдельных слоев, особенно заметного при обработке вязкопластичного металла. Это обстоятельство влияет на текстуру стружки и ее отвод (завивание).

Как было указано, пластическая деформация начинается на левой границе зоны и постепенно увеличивается. Когда напряжение достигнет значений предела текучести наклепанного металла, происходит сдвиг элемента на конечной, правой границе пластической зоны. Затем напряжение снижается и начинает формироваться новый элемент стружки; так получается элемент­ная стружка скалывания. Если при резании касательные напря­жения или деформация не достигнут предельных значений на конечной границе переходной зоны, то образуется непрерывная сливная стружка (деформация прекращается прежде, чем будет достигнута предельная энергия деформации).

Большинство исследователей принимает процесс резания пластичных металлов как процесс последовательного простого сдвига элементов среза.