Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Понятие резания металлов

01.02.2019


При резании всякого материала, когда одна его часть отделяется от другой, происходит разрушение граничного слоя между разделяемыми частями. Материал граничного слоя теряет способность сохранять взаимосвязь между составными элементами вещества, и в результате утраты этой взаимосвязи происходит разрушение граничного слоя и разделение материала.

Так как в природе не существует абсолютно твердых тел, то во всяком твердом теле под действием внешних сил происходит относительное перемещение частиц и оно изменяет свои форму и размеры. Эти изменения называются деформациями. Деформации происходят в результате изменения расположения атомов, которые удерживаются в равновесии силами взаимодействия.

При этом упругой деформацией называются такие изменения, которые после устранения сил, вызвавших деформацию, полностью исчезают. Пластическая деформация, наоборот, представляет собой необратимые остаточные изменения, которые после устранения внешних сил сохраняются.

За исключением отдельных случаев, разрушение наступает после того, как материал претерпел упругую и пластическую деформацию. Следовательно, резание всякого материала нужно рассматривать как упругую и пластическую деформации, заканчивающиеся разрушением граничного слоя. В зависимости от состава и строения вещества, температуры и скорости деформирования, величины упругой и пластической деформаций могут меняться, так как разные материалы и в разном состоянии имеют различные характеристики механических свойств. Ho независимо от этого разрушение всегда наступает после упругой и пластической деформаций. Поэтому и содержание понятия резания как деформации, заканчивающейся разрушением, остается неизменным для всех материалов.

Из этого определения резания материалов следует, что для производства деформаций, приводящих к разрушению граничного слоя, нужно деформирующее тело, которым и является режущий инструмент. Инструмент, продвигаясь в разрезаемом материале под действием приложенной к нему силы Р, производит на пути своего движения упругую и пластическую деформации (рис. 240, а). Деформация начинается впереди инструмента и распространяется в обе стороны от него. Разрушение происходит на линии наибольших напряжений предварительно деформированного слоя и наступает, когда величина напряжений достигает предела прочности материала. Разрушение выражается разделением материала вследствие потери веществом способности сохранять взаимосвязь между составными частицами.

На поверхностях соприкосновения режущего инструмента и деформированных слоев материала возникает трение, которое является непременным спутником резания.

Таким образом, сила резания производит работу упругой и пластической деформаций и работу трения. Механическая работа обоих видов, т. е. работа деформации и работа трения, является источником образования тепла. Некоторая часть образовавшегося тепла переходит в режущий инструмент и создает условия для потери им режущей способности. Инструмент теряет свою твердость, изнашивается и затупляется. Это обстоятельство заставляет заботиться о лучшем отводе образовавшегося тепла от режущей части инструмента.

Интенсивность теплообразования зависит от величины работы сил, производящих деформацию и преодолевающих трение. В свою очередь на глубину деформированного слоя и на условия трения влияют свойства разрезаемого материала и форма инструмента. Чем тоньше режущий инструмент, тем меньше угол между его рабочими поверхностями, и чем острее лезвие, тем меньше глубина деформации и меньше трение. Вместе с тем уменьшение глубины деформации и уменьшение трения требуют приложения меньшей силы, что вполне целесообразно.

Однако стремление уменьшить деформацию и трение путем уменьшения угла между рабочими поверхностями инструмента, удается осуществлять только при резании материала с очень низким пределом прочности. При резании технических материалов, имеющих высокий предел прочности, в частности таких материалов, как металлы, инструмент сам должен обладать большой прочностью. Чтобы увеличить прочность металлорежущих инструментов, они делаются с большим углом между своими рабочими поверхностями, приближающимся, а иногда и превышающим 90° Увеличение объема металла в режущей части инструмента увеличивает его прочность и, кроме того, улучшает отвод от лезвия тепла, которое образуется в результате производимой при резании работы.

Большое сечение инструмента, обусловленное большим углом между его рабочими поверхностями, не дает ему возможности при резании материалов с высоким пределом прочности и большим сопротивлением деформации проходить между разделяемыми частями, как это имеет место при резании малопрочных материалов. Поэтому при резании металлов и других высокопрочных материалов разделяемые части неравноценны по своей толщине, а одна из них представляет по отношению к другой сравнительно тонкий срезаемый слой. Режущий инструмент располагается так, что он деформирует главным образом срезаемый слой, который в результате деформации занимает после разрушения граничного слоя новое положение по отношению к основной части материала (рис. 240, б). Продеформированный срезаемый слой, отделившийся от основной части материала в результате разрушения по линии наибольших напряжений, называется стружкой. В другую сторону от линии разрушения деформация также имеет место, но она проникает на небольшую глубину.

Сравнение обеих схем резания показывает, что резание металлов и других материалов с высоким пределом прочности сохраняет, несмотря на видоизмененное положение инструмента по отношению к линии разрушения, общую для резания всех материалов природу, а именно упругую и пластическую деформации, заканчивающиеся разрушением граничного слоя. В обеих схемах эту работу одинаково выполняет режущий инструмент.

Таким образом, резание металлов, хотя и имеет особенности, обусловленные кристаллическим строением и высокими механическими качествами металлов, но в своей сущности оно ничем не отличается от резания других материалов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: