Деформация и напряжения при резании

При внедрении инструмента в заготовку возникает область деформированного материала. Деформации распространяются впереди инструмента, в деталь и в стружку. Размеры деформированной области и характер стружкообразования зависят от свойств обрабатываемого материала и условий резания.

Условно, во всём деформированном объеме можно выделить несколько зон, имеющих различные характеристики напряжённо-деформированного состояния материала:

• Первая зона - наиболее удалённая от режущей части инструмента – зона упругих и малых пластических деформаций. Здесь зёрна металла слегка вытягиваются и поворачиваются Напряжения достигают величины предела текучести.

• Вторая зона - зона наибольшей интенсивности деформации. Зёрна металла максимально удлиняются, сжимаются, поворачиваются и перемещаются. В контактной области происходит дополнительное деформирование вследствие торможения материала при трении о переднюю и заднюю поверхности инструмента.

• Третья зона - полностью отдеформированный материал, переходящий в стружку. Приращения деформации не происходят, величины деформаций достигают максимальных значений.

• Четвёртая зона - поверхностный слой обработанной детали Напряжённо-деформированное состояние в нём возникает вследствие перетекания деформированного материала из первой зоны, дополнительного смятия материала округлённой режущей кромкой и деформирование его силами трения при контактировании с задней поверхностью инструмента. После снятия нагрузки, когда материал перестаёт соприкасаться с задней поверхностью, поверхностный слой детали испытывает упругое восстановление.

Силы. При внедрении в материал режущего инструмента на его переднюю и заднюю поверхности действуют нормальные силы N₁, N₂ и силы трения F₁, F₂. Считая клин абсолютно жёстким телом, можно после сложения всех сил получить общую равнодействующую силу Р, являющейся силой сопротивления резанию. Для удобства расчета технологических параметров процесса резания силу Р раскладывают на составляющие: , где Р_x - осевая составляющая (действует на механизм движения подач); Р_y - радиальная составляющая (отгибающая), Р_z - главная (тангенциальная)составляющая. Под действием сил происходит деформирование и разрушение обрабатываемого материала.

При обработке металлов резанием, когда стружка подвергается пластической деформации со значительной скоростью, сопротивление резанию, очевидно, тем больше, чем выше вязкость обрабатываемого металла и чем более он способен к наклёпу.

Работа, затрачиваемая на снятие стружки, идёт на упругую и пластическую деформацию стружки, трение стружки и поверхности резания о резец, отрыв стружки. Количественно эта работа в основном зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, определяющих его прочность. (A_peз=P_zv).

Мощность: N_peз = N_pz+N_py+N_px; N_py+N_px = 1-2% от N_pz => N_peз = N_pz = P_zv/(60·102) кВт; N_эд = N_рез/h_станка.