granovskij_rm (831076), страница 20
Текст из файла (страница 20)
При резании хрупких металлов, таких, как чугуны и бронзы, образование стружек скалывания и спинных прак.тически не наблюдается. Хрупкие металлы под действием силы, развиваемой лезвием резца, надламываются и разрушаются, образуя мелкие осколки самых разнообразных форм и размеров, полностью отделенные друг от друга Только в благоприятных спокойных условиях резания они могут на некоторое время сохранить взаимно упорядоченное положение благодаря механическому сцеплению неровностей, При слабом силавом воздействии это механическое сцепление легко нарушается и стружка, имевшая внд, схожий со сливной стружкой, рассыпается на отдельные кусочки.
Стружкитакоготипаназываются стружками надлома и внешний вид нх показан на рнс. 6З, в. ИЗЛОМ СТРУЖКИ. В своик исследованиях Я. Г. Усачев обнаружил, что стружка скалывания ломается не по плоскости скалывания, па которой соединены два смежных элементе„а под углом 9 со ЗО' к ней (рис. 6.4). Излом может проходить в пределах одного или двух смежных элементов, пересекая плоскость скалывания. ПЛОСКОСТЬ СДВИГА, УГОЛ СДВИГА, ТЕКСТУРА СТРУЖКИ Представлении о стружкообразовании, основанные только на визуальном наблюдении внешних признаков зоны распространения пластической деформации, не достаточны для понимания механизма образования Рис. 6.4. Иэном стружки по Я.
Г. Усачеву стружки и объяснения причин ломания стружки по плоскости излома. Необходимо было исследовать внутреннее строение деформированного металла стружки. Я. Г. Усачев применил для этого металлографический анализ структурного состояния деформированного металла в зоне стружкообразования. Анализ показал, что под действием сил, развиваемых резцом, металл в момент пересечения перемещающейся впереди резца плоскостью скалывания очередного объема срезаемого слоя подвергается направленной пластической деформации.
В результате происходит изменение внутреннего строения деформированного металла, которое в сформировавшейся стружке имеет слоистый характер. Возникающие вдоль направления взаимного скольжения микрообъемов металла касательные напряжения приводят к частичному разрушению металла по границам смежных слоев, что и предопределяет направление излома стружки по самому слабому сечению. Направление, в котором происходит пластическое растяжение и скольжение деформированных слоев, Я. Г. Усачев назвал плоскостью сдвига, а угол 9 отклонения этой плоскости от плоскости скалывания — углом сдвига.
Обнаруженное металлографическим анализом ориентированное под углом сдвига 9 структурное строение деформированного металла получило название текстуры стр уж ки. ф 6.3. ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ П РЕДСТА ЕЛЕН И Й О СТРрЖКООБРАЗОВАНИИ ОПЕРЕЖАЮЩАЯ ТРЕЩИНА, Шероховатая поверхность стружки образована множеством расположенных поперек нее мелких заостренных выступов клинообразной формы (см. рис. 6.4). Расстояние между смежными выступами колеблется в пределах 0,1 ... 0,5 мм. Впадины между выступами внешне сходны с трещинами, уходящими в глубь металла.
Это сходство особенно заметно на той стороне срезаемой стружки, которая образуется из обрабатываемой поверхности. Из этих визуальных наблюдений сложилось ошибочное представление, что в направлении рабочего движения резца впереди его лезвия в глубь металла распространяется «опережающая трешина» (рис. 65) подобно тому, как это имеет место при строганин дерева вдоль волокон. Мыслилосвч что благодаря «опережающей трещине» происходит отрыв срезаемого слоя от металла обрабатываемой заготовки и происходит образование двух новых поверхностей — опорной поверхности (2 — 3) срезаемой стружки и поверхности резания (1-2) на заготовке.
Сама «опережающая трещина» представляласзч как щель клинообразной формы рис. 6.$. Схенатичное изображение опережающей трещины с шероховатыми поверхностями, в которую свободно проникает воздух или смазывающе-охлаждающая жидкость. На основе представления об «опережающей трещине» до начала сороковых годов объяснялись механизм образования стружки, возникновение новых поверхностей Рис 6.6. Микротвердость дяфориироиаииого иетоиио и аоие рмаиия 69 на стружке и заготовке, а также другие явления сложного комплекса процесса резания.
Исследованиями советских ученых С. Ф. Глебова, А. И, Исаева и И. Я. Айзенштока было показано, что наблюдаемая «опережающая трещин໠— разрушение поверхностное и в глубину металла вдоль всего лезвия инструмента не распространяется. МИКРОТВЕРДОСТЬ ДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА. П леформацня при стружкообразовании приводит к изменению механических свойств металла, в том числе н его твердости. Михротвердость деформированного металла тем больше, чем больше степень его деформации.
Это свойство используется для определения степени пластической деформации обрабатываемого металла в зоне стружкообразовання. На рис. 6.6 схематически показана зона резания, где точками отмечены места измерения микротвердостн, а цифрами — ее количественные значения в гнгапаскалях. Исходному состоянию обрабатываемого металла соответствует наименьшая микротвердостьь. Для конструкционных сталей она находится в пределах 086...097 ГПа В зоне распространения пластической деформации стружкообразования степень деформации, пропорциональная измерен- ной микротвердости, закономерно увеличивается. Наибольшая микротвердость и, следовательно, наибольшая пластическая деформация наблюдаются в объеме металла, непосредственно прилегающем к лезвию резца, и по мере удаления от лезвия степень деформации убывает. ГРАНИЦЫ РАСПРО АНЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ. Измерением микротвердости было установлено, что в процессе стружкообразования пластической деформации подвергается металл обрабатываемой заготовки не только в пределах угла действия ф, но и за пределами плоскости скалывания, где на полированной боковой с~ороне бруска, как об зтом говорилось в 9 6.1, И.
А. Тиме не обнаружил видимых следов пластической деформации. Судя по распределению микротвердости в зоне стружкообразования, граница распространения пластичесмой деформации впереди лезвия резца может проходить не только по плоскости скалывания, но и по некоторым криволинейным поверхностям, лежащим межпу кривыми АМ и АЖ (рнс.
6.7). Однако, Рис. 6.7. Границы распространения пластиче- ских деформаций в зоне резания анализируя картину распределения микро- твердости в объеме между линиями АМ и АЖ, было обнаружено, что разница значений микротвердости в различных точках этой области незначительна, ж е. с весьма малой погрешностью, не имеющей определяющего значения на механизм стружкообраэования, можно определять степень пластических деформаций в плоскости скалывания. В 6.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИ Й П РО ЦЕССА РЕЗАН ИЯ СХОДСТВО СУХОГО ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ И РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ.
Обработка металлов резанием ведется инструментами, лезвия которых срезают с обрабатываемых заготовок относительно тонкие слои металла Обычно толщина срезаемого слоя находится в пределах 0,02...0,8 мм и только в тяжелом машиностроении доходит до 1...2 мм. В срезаемом слое протекает пластическая деформация и формируется стружка с образованием новых поверхностей на стружке и зазотовке.
В то же время, как показывают исследования в области металловедения, свойства металлов в поверхностных слоях могут заметно отличаться от свойств металла, расположенного в глубине заготовки. Это подтверждают и эксперименты по резанию металлов, показывающие что степень деформации металла стружки н качество обработанной поверхности изменяются с увеличением толшинъз врезаемого слоя.
В связи с этим определенную аналогию резанию представляет процесс сухого внешнего трения, при котором взаимодействие трущихся тел происходит также только по их понерхностным слоям. Процесс резания металлов и сухое внешнее трение металлов скольжением имеют некоторое сходство по таким показателям: а) закономерност н проявления металлами характерных физико-механическнх свойств, присущих им только в поверхностных слоях; б) изменении износостойкости н изнашивания инструментальных материалов обрабатываемыми металлами в сопоставимых режнмньзх условиях по силовым, температурным и кинематическим параметрам.
Условия контактнрования лезвия с заготовкой в процессе резания могут быть смоделированьз сухим трением индентора 2 по подготовленной для этой цели поверхности контртела 1 (рис. 6.8). Изготовленный нз инструментального материала индентор имеет рабочий торец в форме усеченного конуса с углом прн вершине 1%'. Плоская контактная поверхность выполняется с исходным диаметром пятна контакта, равным 1 мм. Индентор прижимается с силой Р к чисто обработанной и вращающейся с окружной скоростью в„, цилиндрической поверхности контртела. Контртело изготовлено из того же конструкпионного металла„ что и обрабатываемые заготовки. Сила прижатия Р индентора рассчитывается из условия поддержания на трущейся контактной поверхности постоянного давления, существующего на контактных поверкностях лезвия инструмента при резании.
Обычно это давление находится в пределах 0:,05...0,6 ГПа. Обеспечивая нагрузку в указанном диапазоне н устанавливая скорость относительного скольжения, как при резании металлов, можно обеспечить усчовия трения в поверхности контакта индентора с контртелом при сухом внешнем трении, подобные условиям трения стружки с передней поверхностью и обработанной поверхности с задней поверхностью инструмента. Однако необходимо отметить, что та- 70 кое моделирование дает только кинкель ленную оценку проявлений пластической деформации в тонком поверхностном слое контртела и изнашивания индентора нз инструментального материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
