Характеристики пластической деформации при резании

Мерой деформации простого сдвига является относительный сдвиг. Оп­ределим эту характеристику для условий стружкообразования (рис. 8.5).

Величина абсолютного сдвига Ds=mp+pq. Выразим отрезки mp и pq че­рез толщину Dх :

mp=Dх ctgb (8.4)

pq=Dх ctgd=ctg[90°-(b-g)]=Dx tg(b-g) . (8.5)

Тогда Ds=Dх[сtgb +tg(b-g)]. (8.6)

Так как e=Ds/Dх, то выражение для определения относительного сдвига принимает вид

e=ctgb+tg(b-g) . (8.7)

Рис. 8.5. Схема для определения относительного сдвига при резании – Модель Тиме.

Величину угла сдвига b можно определить по длине стружки, при пе­ремещении инструмента на расстояние DL длина образовавшейся стружки будет равна DL_C.

Отношение DL/DL_С=К₁ называется коэффициентом усадки стружки. Выра­зим угол сдвига через коэффициент усадки стружки

(8.8)

Связь между коэффициентом усадки стружки и относительным сдвигом выражается формулой

(8.9)

Угол сдвига, относительный сдвиг и коэффициент усадки стружки являются характеристиками пластической деформации при резании. При известном значении переднего угла g и экспериментально установленном значении К_l можно рассчитать значение угла сдвига и относительный сдвиг.

Коэффициент усадки стружки измеряется по отношению длины пути инструмента L (рис. 8.6) к длине стружки L_С, либо по отношению толщины стружки а_С к толщине среза а. Изменение ширины стружки b_С по сравнению с шириной среза b, вызванное наличием некоторой деформации сжатия, незначительно, поэтому этим изменением обычно пренебрегают. Тогда

(8.10)

Рис. 8.6. Размеры срезаемого слоя и стружки

Если невозможно в опытах получить кусочки стружки достаточно боль­шой длины, применяется так называемый весовой метод с использованием кусочков L_C=10-20 мм. Bес стружки G в мг равен

(8.11)

где r - плотность обрабатываемого материала в г/см³. Коэффициент усадки стружки

(8.12)

Коэффициент усадки стружки не является количественным показателем степени деформированности срезаемого слоя. На его величину в значи­тельной мере влияет передний угол инструмента, наличие гребешков на свободной поверхности стружки и неравномерность ее деформации по тол­щине. При резании некоторых материалов K_l£1, однако, это не значит, что деформация стружки отсутствует, поскольку при этих условиях e¹0. Тем не менее коэффициент усадки стружки позволяет качественно оценить раз­ные условия резания с точки зрения действующих сил, энергонапряженнос­ти процесса, температуры и т.д. Коэффициент усадки стружки при резании пластичных материалов больше, чем при резании хрупких. С увеличением переднего угла инструмента, толщины среза и скорости резания коэффици­ент усадки стружки уменьшается, а от ширины среза он практически не зависит. При использовании СОЖ, снижающей трение между стружкой и инс­трументом, коэффициент усадки стружки уменьшается.

Скорость v_t, с которой осуществляется сдвиг по условной плоскости сдвига, можно получить путем разложения вектора скорости резания v на вектор v_t и вектор скорости трения, равной по величине скорости стружки v_c (рис. 8. 7).

Скорость сдвига

(8.13)

Определим скорость стружки

(8.14)

Рис.8.7. Схема для определения скоростей сдвига, и стружки

Отсюда

(8.15)

т.е. скорость стружки меньше скорости резания и увеличивается с уменьшением коэффициента усадки стружки.