резца. По мере перемещения резца прямолинейная граница, ограничивающая зону потускнения боковой стороны бруска, вместе с лезвием сдвигалась влево, образуя с направлением рабочего движения тот же по размеру угол G (рис. 6.1, б, в). Объем пластически деформированного

На рис. 6.1, г формирование первого элемента стружки, сдвинутого вдоль граничной линии, завершено, но он сохраняет достаточно прочные связи с недеформи-рованным металлом, которые в дальнейшем не нарушаются. Затем процесс пластической деформации и формирования

> -о-о--a-<y-bf

J) М)

Рис. 6.1. Схема образования стружки скалывания

металла при этом возрастал. И. А. Тиме отмечал, что при движении резца и увеличении объема деформированного металла внутренние напряжения могут достигать значений, превышающих предел прочности металла. В эти мгновения весь пластически деформированный материал под действием сил, развиваемых движущимся резцом, может оказаться сдвинутым под углом 6 или в отдельных случаях даже полностью отделенным по плоскости граничной линии в виде окончательно сформированного элемента стружки (рис. 6.1, г). Позднее это было теоретически обосновано и подтверждено экспериментально скоростной киносъемкой, проведенной под руководством проф. В. А. Кривоухова.

очередных элементов стружки циклически повторяется. Так, этап, показанный на рис. 6.1, д, соответствует этапу рис. 6.1, б и т. д. В результате происходит образование стружки, состоящей из достаточно прочно соединенных между собой элементов. Стружка перемещается, опираясь на переднюю поверхность. При этом на расстоянии двух-трех элементов от вершины резца она начинает завиваться и перестает соприкасаться с передней поверхностью (рис. 6.1, л, м).

И. А. Тиме экспериментально установил, что: 1) пластическая деформация стружкообразования распространяется со скоростью перемещения инструмента вдоль срезаемого слоя и протекает в объеме металла между передней поверхностью

3 Резание металлов

резца и граничной линией, отделяющей визуально видимые следы деформации на боковой стороне бруска от металла, сохраняющего первоначальное состояние; 2) внутренние напряжения в деформируемом объеме металла периодически возрастают и достигают значений, при которых очередной сформировавшийся элемент стружки сдвигается по граничной плоскости.

ПЛОСКОСТЬ СКАЛЫВАНИЯ. Существование прямолинейной границы распространения пластической деформации, визуально наблюдаемой на полированной боковой стороне бруска, представляет собой не только поверхностное явление. Деформация материала срезаемого слоя происходит и в глубине металла. Таким образом, объем металла, подвергающийся штастической деформации, ограничен с одной стороны передней поверхностью лезвия резца, а с другой стороны (в материале бруска) совокупностью параллельных граничных прямых, образующих граничную плоскость. Эту граничную плоскость, представляющую перемещающийся впереди лезвия фронт распространения пластической деформации, по которой периодически сдвигаются или скалываются сформировавшиеся элементы стружки, И. А. Тиме назвал плоскостью скалывания*.

УГОЛ ДЕЙСТВИЯ. Положение плоскости скалывания в процессе резания. И. А. Тиме определял углом действия v]/ между плоскостью скалывания и передней поверхностью резца (рис. 6.2). Положение передней поверхности на резце было принято определять углом резания 8 = 90° - у = а-)-р, где р -угол заострения. Углы действия измеренные И. А. Тиме, при строгании стали резцами с различными по значению передними углами Y, имели следующие значения, град:

Оценивая полученные результаты, И. А. Тиме отмечал, что каждому углу 8 соответствует определенный угол действия при этом сумма (8 + v]/) изменяется в весьма малых пределах.

УГОЛ СКАЛЫВАНИЯ. Положение плоскости скальшания относительно на-

* В некоторых более поздних исследованиях эта плоскость стала называться плоскостью сдвига . Мы будем придерживаться первоначального термина плоскость скалывания .

Рис. 6.2. Углы скалывания 6 и действия

определяющие положение плоскости скалывания

правления скорости резания v может быть определено также углом в = 180° - (6 -)- v]/), значение которого в экспериментах И. А. Тиме колебалось в пределах 6 = = 30... 35°. А. А. Брике предложил назвать угол в углом скалывания.

В более поздних работах по исследованию штастической деформации стружкообразования, проведенных советскими исследователями, вместо термина угол скалывания получил распространение термин угол сдвига . Было также обнаружено, что угол действия v]/ и угол скальшания в (угол сдвига) в зависимости от механических свойств обрабатываемого металла, угловых параметров инструментов и режимов резания изменяются в больших пределах, чем указывал И. А. Тиме.

§ 6.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СТРУЖЕК

Срезаемые стружки имеют различные вид и форму, зависящие от химического состава, структурного состояния и механических свойств обрабатьшаемых металлов, толщины срезаемого слоя, значения переднего угла инструмента, скорости резания и прочих менее влияющих факторов. И. А. Тиме разделил все виды стружки по внешнему виду и строению на три основных типа.

СТРУЖКА СКАЛЫВАНИЯ. Стружки, состоящие из пластически деформи-

рованных и взаимно сдвинутых элементов, достаточно прочно соединенных по плоскостям скалывания называются стружками скалывания. Процесс формирования стружки такого типа был описан в § 6.1. Стружки скалывания образуются при обработке сталей пониженной пла-

стунов. Стружки такого типа называются сливными (рис. 6.3, б).

СТРУЖКА НАДЛОМА. Стружки скалывания и сливные формируются при резании относительно пластичных материалов - сталей, латуней, алюминиевых сплавов. Скользя по передней поверхности

Рис. 6.3

Классификация стружки по И. А. Тиме:

о - стружка скалывания; б - стружка сливная; в -стружка надлома

стичности и при больших толщинах срезаемого слоя. Образование стружки скалывания происходит также при средних значениях используемых в производственных условиях передних углов и скоростей резания. Внешний вид стружки скалывания показан на рис. 6.3, а. В технической литературе, изданной в более позднее время, встречается также название элементная стружка.

СЛИВНАЯ СТРУЖКА. При резании пластичных металлов с большими скоростями резания резцами с большими передними углами и при срезании слоя металла средних и малых толщин пластическая деформация в пределах угла действия )/ протекает более равномерно и связанные с ней внутренние напряжения тоже распределяются более равномерно по всему деформируемому объему. Следовательно, отсутствуют условия для периодически повторяющихся через равные интервалы рабочего пути резца нарастаний напряжений, приводящих к образованию стружки скалывания. Материал срезаемого слоя подвергается равномерной пластической деформации на всем пути рабочего движения резца. Срезаемая стружка имеет вид непрерывной ленты, на верхней и обеих боковых сторонах которой видны следы пластической деформации в виде мелких заостренных вы-

инструмента, стружки изгибаются и образуют винтовые витки большего или меньшего диаметра. При резании хрупких металлов, таких, как чугуны и бронзы, образование стружек скалывания и сливных практически 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 силовом воздействии это механическое сцепление легко нарушается и стружка, имевшая вид, схожий со сливной стружкой, рассыпается на отдельные кусочки. Стружки такого типа назьшаются стружками надлома и внешний вид их показан на рис. 6.3, в.

ИЗЛОМ СТРУЖКИ. В своих исследованиях Я. Г. Усачев обнаружил, что стружка скалывания ломается не по плоскости скалывания, по которой соединены два смежных элемента, а под углом 9 30° к ней (рис. 6.4). Излом может проходить в пределах одного или двух смежных элементов, пересекая плоскость скалывания.