Краткая история развития науки о резании металлов

Как операция, обработка материалов резанием известна уже более трех тысяч лет. Первые примитивные станки для обработки резанием, приводившиеся в движение человеком, применялись уже в древнем Египте.

Станки с водяным приводом для сверления стволов использовались в 18 в. на тульских оружейных заводах. Время сверления составляло 38 – 48 часов. В Петербурге для такой же операции использовали лошадей (24 лошади при сверлении одного ствола). В начале 18 в. замечательным русским изобретателем Андреем Константиновичем Нартовым (он работал в токарне Петра I) был создан самоходный суппорт и прообраз современного токарного станка. Станки А.С.Нартова, созданные в 1712 – 1729 гг., сохранились до нашего времени в Санкт-Петербургском музее «Эрмитаж», в Парижском национальном музее искусства и ремесел, в Венском музее.

В 1794 г. 23-летний англичанин Г. Модсли создал суппорт, который с помощью винтов перемещался в двух направлениях (крестообразный суппорт). Шедевром стала созданная Модсли станочная автоматическая линия для обработки деревянных корабельных блоков.

В 19 в. в качестве привода стала использоваться паровая машина, созданная Джеймсом Уаттом. Одной из самых больших трудностей в изготовлении этой машины оказалась расточка отливок цилиндров. Эта проблема, в конечном счете, была решена, когда Джон Уилкинсон изобрел горизонтально-расточной станок, что позволило Дж. Уатту перейти к промышленному производству паровых машин. Обработка металлов резанием в том виде, в каком она нам известна теперь, начинается с внедрения этого станка. Исследование же физики явления резания металлов началось спустя почти 100 лет, т.е. резание металлов – относительно молодая наука.

В России основоположником научного резания металлов является профессор Петербургского горного института Иван Августович Тиме, который во второй половине 19 в. на Луганском заводе исследовал все важнейшие вопросы стружкообразования пластичных и хрупких материалов.

Дальнейшее развитие теория резания получила в работах проф. Константина Алексеевича Зворыкина, который в 1893 г. выявил систему сил, действующих на контактных поверхностях инструмента. Схема сил, предложенная К.А. Зворыкиным, с дополнениями, сделанными проф. С.С. Рудником, действительна и в настоящее время.

Новое направление в исследовании процесса резания металлов было создано мастером-механиком Петербургского политехнического института Яковом Григорьевичем Усачевым в начале 20 в. Если И.А.Тиме и К.А.Зворыкин – основоположники механики процесса резания, то Я.Г.Усачев- основоположник физики резания металлов. Он впервые применил микроскоп для изучения процесса резания металлов, что позволило ему доказать существование кроме «плоскости скалывания» еще и «плоскость скольжения». Я.Г.Усачев первый разработал методы измерения температур на поверхностях резца и экспериментально определил зависимость температуры от основных параметров режима резания; он создал теорию наростообразования, установил явление наклепа обработанной поверхности.

Важнейшей теоретической задачей в настоящее время является замена эмпирических формул для расчета сил и скоростей резания физическими формулами, использующими механические и теплофизические свойства обрабатываемого и инструментального материалов и характеристики процесса резания.