Образование и расчет элементной стружки

Резец подводят к заготовке, к передней поверхности резца прилагают нормальную силу N₀, которая сжимает столб материала высотой h₀ (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Свооодное резание при нулевом переднем угле:

т — касательное напряжение; т_тах — максимальное касательное напряжение;

N_тах — максимальное значение сопротивления деформации Площадь номинального сечения среза: где a — толщина срезаемого слоя.

Деформация захватывает некоторый участок высотой h_x, значение которой.

при у = 5° и у = -15° соответственно.

При перемещении резца объем материала подвергается сжатию (рис. 4.2, поз. 1). Сначала возникают упругие деформации, затем пластические. По теории пластических деформаций скольжение внутри элемента начинается по направлению касательных напряжений т. Угол скольжения ср₀ зависит от обрабатываемого материала, т. е. от коэффициента внутреннего трения. При обработке стали угол скольжения ср₀ = 45°, для бронзы ф₀ = 37°, для латуни ср₀= 41°, для дюралюмииа ф₀= 27°.

Скольжение в сечении NN свободно распространяется только в одну сторону — вправо, а влево — нет, так как перемещение молекул упрочняет металл. Через некоторое время под влиянием скольжения вправо образуется наплыв А.

В сечении N_{N_{ происходит расширение образца, поэтому вместо размера b получаем размер b_v

Процесс резания металлов, согласно В. Д. Кузнецову и В. А. Карнаухову, представляется пластическим сжатием, подчиняющимся степенной зависимости, выражаемой уравнением^[1]

где о_г — предел текучести при определенной степени сжатия; ст₀ — условный предел текучести при сжатии; h₀ — высота столба материала; h_x — высота деформированного материала; п — показатель, характеризующий склонность материала к упрочнению; согласно В. Д. Кузнецову, п = 1,25.

Закон нарастания напряжений при сжатии в зависимости от укорачивания образца выражается формулой

где т — обобщенный показатель, зависящий от упрочнения, температуры и скорости деформации.

Силу сопротивления пластической деформации N_x можно определить по формуле

где N_a — нагрузка на единицу площади поперечного сечения образца.

Предполагаем, что степенная функция (4.2) справедлива с самого начала деформации. При этом происходит упрочнение металла в зоне резания.

С определенного момента сила М (рис. 4.2, поз. 2) возрастает до максимальной величины. Напряжения по плоскости скалывания превосходят предел прочности обрабатываемого материала — образуется первый элемент стружки сдвига.

При значениях максимальной площади контакта.

где F_h — площадь контакта с недеформированным участком, и площади упрочнения деформированного участка.

происходит групповой сдвиг. Он характеризуется поверхностью скалывания и углом скалывания р, (рис. 4.2, поз. 3).

Наибольшая толщина стружки а, > а, и ширина стружки больше ширины среза Ь, > Ь. Элементная стружка перемещается, но передней поверхности со скоростью а_стрt₀, где t₀ — шаг стружки; t₀ ~ а_{.

Уменьшение шага стружки t₀ приближает элементную стружку к непрерывной.

• [1] Вульф А. М. Резание металлов. Л.: Машиностроение, 1973.