Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

§ 3. Физические основы процесса резания. Зернистое строение металла.

Деформация металла при сжатии. Процесс сжатия при резании.

Резание представляет собой процесс пластической деформации наружного слоя обрабатываемого металла. Оно сопровождается сложными физическими явлениями, непосредственно влияющими на работу инструмента, производительность труда и качество продукции.

Металлорежущие инструменты имеют различную форму, но процесс образования стружки при работе любым из них протекает по существу одинаково. Конечно, в работе многих инструментов имеются свои особенности, которые отражаются на характере образования стружки, но они не изменяют общего характера процесса резания и его основных закономерностей. Поэтому процесс образования стружки обычно изучают на примере работы самого простого инструмента - резца.

Известно, что все металлы и их сплавы состоят из множества отдельных зерен (кристаллов), прочно соединенных между собой (рис. 81, а).

Рис. 81. Зернистое строение металла (а), вытягивание и сужение зерен при резании (деформация) (б)

При механическом воздействии на металл в его зернах возникают напряжения, под влиянием которых они деформируются, т.е. вытягиваются в одном направлении и суживаются в другом (рис. 81,б). Деформация металлических зерен протекает путем сдвигов, происходящих по плоскостям скольжения, расположенных параллельно определенной кристаллографической плоскости.

Механические свойства кристаллов неодинаковы в различных плоскостях. Имеются плоскости, по которым они во много раз ниже. По этим плоскостям, условно показанным штриховой линией на рис. 81, а, и происходят сдвиги.

Из курса сопротивления материалов известно, что максимальные тангенциальные (касательные) напряжения наблюдаются в тот момент, когда разрывающая сила направлена под углом 45° к плоскости скольжения. Поэтому сначала образуются сдвиги в зернах, у которых плоскости скольжения расположены под углом 45° к направлению этой силы.

Потом движущиеся части зерен давят на соседние зерна и поворачивают их до тех пор, пока плоскости скольжения их не совпадут с направлением плоскостей скольжения первых зерен. Таким образом, пластическая деформация отдельных зерен, являющаяся следствием внутрикристаллических сдвигов, неизбежно сопровождается сдвигами кристаллов относительно друг друга, т. е. межкристаллитной деформацией.

Совокупность линий сдвигов, происходящих при пластической деформации, легко обнаруживается, например, на отполированной поверхности разрывного образца в виде сетки так называемых линий Д. К. Чернова, расположенных под углом 45° к направлению растягивающей силы.

При резании пластическая деформация в наружном слое обрабатываемой заготовки возникает под влиянием не растягивающей, а сжимающей силы. Например, при сжатии под действием силы Р она концентрируется на поверхности сжимаемого тела и, постепенно уменьшаясь по мере удаления от этой поверхности, затухает, а на некотором расстоянии х (рис. 82,а) исчезает совсем.

Рис. 82. Схема деформации металла при сжатии:

а - чистое сжатие, б - сжатие при резании

Глубина распространения пластической деформации х зависит от скорости деформирования и от пластических свойств металла. С увеличением скорости и снижением пластичности металла величина х уменьшается.

Процесс сжатия при резании (рис. 82, б) несколько отличается от обычного, так называемого свободного сжатия. В процессе свободного сжатия сила Р действует на все поперечное сечение деформируемого металла, а при резании - только на поверхностный слой. Деформация частиц металла, расположенных в плоскости mn (рис. 82, б), затруднена их связью с остальной массой заготовки. Поэтому пластическая деформация охватывает объем металла, заключенный в пределах угла β₂, называемого углом действия.