Nagu eespool mainitud, ei erine metallide lõikamise protsess freesimisel põhimõtteliselt lõikamisprotsessist treimise ajal. Peatugem mõnel lõikamisprotsessiga kaasneval nähtusel.
Laastudena lõigatud metallikiht, nagu teada, võib sõltuvalt töötlemistingimustest olla erineva välimusega. Klassifikatsiooni järgi prof. I.I. aeg, laastud võivad olla järgmist tüüpi: äravool, laastud ja murd.
Kogunemine metallide lõikamisel. Sitkete metallide lõikamisel tekib mõnel juhul tööriista esipinnale nn. See on tugevalt deformeerunud tükk töödeldud materjalist, mis on kinnitatud (keevitatud) lõikuri esipinnale suure kõvadusega kiilu kujul (joonis 243). See metallitükk tuleb pidevalt laastudega maha ja moodustub uuesti. See on sisuliselt tööriista lõikeosa ja kaitseb lõikeserva kulumise eest. Kui aga tööriista esipinnale on tekkinud kogunemine, halveneb töödeldud pinna kvaliteet. Seetõttu on metallide viimistlemisel, aga ka niitide lõikamisel, kogunenud serv kahjulik nähtus. Selle kõrvaldamiseks tuleks hoolikalt reguleerida tööriista esipinda või muuta lõikekiirust (tavaliselt tõstes seda 30 m/min või kõrgemale) ning kasutada ka töötlemistingimustele vastavaid jahutavaid määrdeaineid.
Kiibi kokkutõmbumine. Metallide lõikamisel laastud deformeeruvad ja osutuvad lühemaks kui ala, kust need lõigati (joonis 244).
Seda laastu lühenemise nähtust selle pikkuses nimetatakse laastu pikisuunaliseks kokkutõmbumiseks.
Metalli maht jääb deformatsiooni ajal praktiliselt muutumatuks. Seetõttu peaks kiibi pikisuunas lühendamisega kaasnema kiibi ristlõikepindala suurenemine. Ristlõikepinna suurenemist nimetatakse laastude põiksuunaliseks kokkutõmbumiseks.
Laastude deformatsioon viib kõverdumiseni. Lõikeriistade (puurid, tõukurid, freesid jne) sooned peavad võimaldama koolutuslaastude vaba paigutamist.
Soojusnähtused metallide lõikamisel. Metallide lõikamise käigus kuumenevad toorik, lõikeriist ja laastud. Lõikekiiruse kasvades, eriti õhukeste laastude eemaldamisel, tõuseb lõiketsoonis temperatuur 60°-ni. Lõikekiiruse edasisel suurenemisel võib mõnel juhul täheldada helepunase kuumusega (900 °C) kuumutatud laastude langemist.
Terasest detaili töödeldud pinnal võib märgata igat värvi tuhmumist, mis näitab detaili kõige õhema pinnakihi kõrget temperatuuri selle kokkupuute hetkel tööriista tagapinnaga. Temperatuuri tõus lõiketsoonis toimub lõikamisprotsessile kulunud mehaanilise energia muundamise tulemusena soojusenergiaks. Ya G. Usachev tuvastas ka, et 60–86% kogu lõikamisel tekkivast soojusest läheb laastudele, 10–40% kogu soojusest läheb lõikeriistale ja 3–10% kogu soojusest. töödeldav detail. Tuleb märkida, et soojus jaotub ebaühtlaselt nii kiibis kui ka tööriistas. Lõikeriistas kehtestatakse pideval töötamisel konstantne soojusrežiim mõne minuti jooksul pärast töötamist. Praktiliselt lõpeb töödeldava detaili temperatuuri ühtlustamine pärast töötlemist. Lõiketsoonis tekkiv soojus avaldab suurt mõju kogu lõikamisprotsessile ja sellega seotud nähtustele (kogunemine, tööriistade kulumine jne.) Seetõttu pööratakse metalli lõikamise teoorias palju tähelepanu soojusnähtustele metallide lõikamisel.
Töödeldud pinna karedus. Toodete kvaliteedi parandamise probleem koos tööviljakuse pideva tõusuga on masinaehituses kõige olulisem.
Valmis detaili kvaliteedi hindamisel võetakse arvesse järgmisi põhinäitajaid: mõõtmete täpsus, geomeetrilise kuju täpsus ja pinnakaredus.
Töödeldud pinna karedus sõltub järgmistest teguritest: tööriista geomeetriliste parameetrite (teritusnurkade) õigest valikust ja eelkõige kaldenurgast. nurkade sisestamine, sööda õige valik, lõikekiirus ja sobivate lõikevedelike kasutamine.
Pinna kõrge puhtusklassi saavutamiseks on vajalik ka tööriista esi- ja tagapinna hoolikas viimistlemine (töötlemine teemantrataste või boorkarbiidpastaga).
Vibratsioon metallide lõikamisel. Metallide lõikamise käigus tekib teatud tingimustel vibratsioon (võnkumine). Vibratsiooni ilmnemine on paljudel juhtudel peamine põhjus, mis piirab raietingimuste ja tööviljakuse suurendamise võimalust. Metalli lõikamisel tekkiv vibratsioon mõjutab tööriista eluiga halvasti. Isegi nõrk vibratsioon takistab töödeldud pindade kõrge puhtusklassi saavutamist. Kui kõik muud asjaolud on võrdsed, on malmi töötlemisel vibratsiooni tekkimise võimalus oluliselt väiksem kui terase töötlemisel.
Vibratsiooni saab kõrvaldada või vähendada, kasutades väikese kaldenurga ja suure kaldenurgaga tööriistu ning valides sobivad lõikekiirused ja jahutustingimused, mis vähendavad vibratsiooni intensiivsust. Vibratsiooni kõrvaldamiseks või vähendamiseks kasutatakse spetsiaalseid vibratsioonisummuteid.
Tekkivad füüsikalised nähtused
Lõikamise ajal
Lõikamise käigus toimub tooriku materjali deformatsioon ja hävimine, millega kaasnevad mitmed füüsikalis-keemilised nähtused:
1) tooriku deformeerunud mahus tekib materjali keeruline pingeseisund, elastsed ja plastilised deformatsioonid ning rabe ja plastiline murd. Töödeldud pinnale tekib karedus ning tooriku pinnakihis toimub muutus tekstuuris, struktuuris ning kõigis termofüüsikalistes ja elektrilistes omadustes;
2) lõiketsoonis tekib ebaühtlane temperatuur
valdkonnas. Tööriista, laastude ja detaili pinnakihi vahel on keeruline soojusvoogude jaotusmuster ning soojusülekandeks luuakse eritingimused;
3) hõõrdumine tööriista ja tooriku materjali kokkupuutepiirkonnas tekib kõrgel rõhul ja temperatuuril. Mõnikord ilmneb oksüdeerimata pindade eriline hõõrdumine - puhas hõõrdumine;
4) teatud lõiketingimustel tekib kiilu esipinnale kihiline metallmoodustis, mida nimetatakse hoonestatud servaks. Kogunemine muudab kiilu geomeetriat ja mõjutab töötlemistingimusi;
5) esineb erinevat tüüpi kiilu hävinemist (kulumist), mis tekib hõõrdumise, kriimustamise, nakkumise, difusiooni ja muude nähtuste mõjul;
6) jahutusvedeliku kasutamisega kaasnevad füüsikalis-keemilised nähtused, mis tekivad määrde- ja jahutusainete kokkupuutel tööriista ja tooriku kuumutatud pindadega;
7) masin-kinnitustööriist-tooriku süsteemis (AIDS) võivad esineda sundvõnkumised ja isevõnkumised, mis halvendavad lõikeprotsessi.
Kiibi moodustumine
Tööriista lõiketera ümber voolates liigub osa deformeerunud materjalist piki selle esipinda, muutudes laastudeks ja teine osa, mis asub lõikejoonest allpool, liigub mööda selle tagumist pinda ja moodustab detaili pinnakihi.
Laastude moodustumine ja detaili pinnakihi moodustumine on ühtne materjali deformatsiooni- ja hävimisprotsess lõikamise käigus.
Laastude tüübid
Sõltuvalt toorikute lõikamise tingimustest moodustuvad erinevat tüüpi laastud. Materjalide lõikamise tingimusi tuleks mõista järgmiselt: lõikerežiim, lõikemuster, lõikeriista geomeetria, tööriista ja tooriku materjalide omadused ning määrdeaine-jahutustehnoloogiline aine (LCTS).
Laastude esimese klassifikatsiooni andis 1870. aastal vene teadlane I.A. Thieme oma monograafias “Materjalide ja puidu vastupidavus lõikamisele”. Kõik lõikamise käigus tekkivad laastud võib jagada nelja tüüpi: pidev, elemendiliigeste, elementaarne lõhe ja murd.
Tühjendage laastud. Drenaažilaastud on pideva lindi kujul, mille peal ja külgedel on väikeste teravate eendite kujul selgelt nähtavad plastilise deformatsiooni jäljed (joon. 14). Seda tüüpi laastu moodustamisel on töödeldava detaili töödeldud pind sile ja läikiv. Tugevate ja plastiliste materjalide lõikamisel suurel lõikekiirusel tekivad äravoolulaastud 
, keskmine ja väike 
toidab suurte positiivsete kaldenurkade korral 
tööriist.
Laastud on elementaarselt ühendatud. Elementide liigendatud laastud on eraldi, selgelt määratletud elementidena, mis on üksteisega kindlalt ühendatud (joonis 15). Selliste laastude moodustamisel sisaldab tooriku töödeldud pind vähesel hulgal rebendeid. Plastmassmaterjalide töötlemisel suurtega moodustuvad elementaarsed liidetud laastud 
ja keskmised lõikekiirused, keskmised ettenihked ja kõrge ja keskmine 
esinurgad.
Elementaarsed laastud. Kiibid on eraldiseisvate, suhteliselt korrapärase kujuga, ühendamata elementidena
üksteisega (joon. 16). Pärast vormimist muutub tooriku töödeldud pind rebendid karedaks. Seda tüüpi kiibid moodustuvad keskmise ja madala elastsusega materjalide töötlemisel 
lõikekiirused, keskmised ja suured 
ettenihked ja väikesed kaldenurgad 
.
Pilet nr 6
Metalli lõikamine on keeruline protsess, millega kaasnevad paljud sisemised ja välised nähtused. Sel juhul toimub lõigatud kihi deformatsiooni kolm etappi: elastne, plastiline ja purunemine.
Deformatsiooni olemus ja suurus sõltuvad töödeldava materjali füüsikalis-keemilistest omadustest, lõiketingimustest, tööriista geomeetriast ja kasutatud lõikevedelikest. Metallmaterjalid, mis on teralise struktuuriga polükristallilised kehad, millel on erinev kristallvõre, deformeeruvad tööriista mõjul plastiliselt erinevalt; Transformatsioonid toimuvad erinevalt lõigatud kihis (laastudes) ja töödeldud pinna all Metallide ja nende sulamite lõikamisel üksikud kristallid deformeeruvad ja seejärel hävivad piki kristallograafilisi tasapindu
Metalli lõikamise protsessi saab kujutada järgmise diagrammiga.
Algmomendil, kui liikuv lõikur surutakse metalli sisse jõu P toimel (joonis 7), tekivad lõikekihis elastsed deformatsioonid lennukid, mille asukoht on ebasoodsam.
Koormuse edasine suurenemine põhjustab terade hävimist, samuti nende liikumist ja pöörlemist üksteise suhtes. Toimub keha struktuuri ning füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste muutus - tekstuuri teke, sisepingete esinemine, kõvaduse suurenemine, plastilisuse vähenemine, soojusjuhtivuse vähenemine.
Tasapinnal, mis langeb kokku lõikuri otsa trajektooriga, tekivad tangentsiaalsed ja normaalpinged.
τmax punktis A, väheneb kaugusega.
σ y alguses toimivad tõmbejõuna (+σ), mis teatud tingimustel võib põhjustada metalli “lõhenemist” – edasijõudnud pragu välisjõu suunas.
Punktist A vähendage, minge läbi 0 ja muutuge survepingeks (-σ).
Plastilise deformatsiooni suurenemine põhjustab nihkedeformatsiooni. Lõikekihi deformatsioonidega kaasnevad erinevad füüsikalised nähtused on järgmises seoses:
Saadud laastude olemus, nende kokkutõmbumine, kõverdumine, kõvenemine.
Tööriistale mõjuv soojuse eraldumine, töödeldava pinna lõikekiht ja sellega külgnev tootematerjali pealiskiht.
Hoone moodustumine.
Pinnakihi kõvenemine, jääkpingete tekkimine, puhkenähtus (pehmenemine ja ümberkristallisatsioon).
Laastude hõõrdumine tööriista reha pinnal ja tööriista külgpinna hõõrdumine lõikepinnal.
Vibratsiooni tekkimine.
Suurimad plastilised deformatsioonid esinevad laastude moodustumise tsoonis ABC (joonis 7). Deformatsioonitsooni piirab joon AB, mida mööda tekivad esimesed nihkedeformatsioonid, ja joon AC, mida mööda tekivad viimased nihkedeformatsioonid.
Hetkel, mil plastsed deformatsioonid saavutavad oma suurima ulatuse ja pinged ületavad metalliterade sisemise nakkumise jõud, nihkuvad terad üksteise suhtes ja elementaarruumala katkeb/Joon 8 Seejärel deformatsiooniprotsess kordub ja laastud on moodustatud.
Suurel lõikekiirusel arvatakse, et nihked ei toimu mööda AB ja AC, vaid piki 00 – nihketasandit.
Asutanud vene K. A. Time, K. A. Zvorykin.
θ-nihke nurk.
Laastudeks muutunud lõigatud kiht deformeerub täiendavalt, kuna laastud hõõrduvad tööriista esipinnal. Terad on piki O 1 O tasapinda piklikud, mis moodustab nihketasandiga OO nurga β.
Seega on lõikamine lõigatud metallikihi järjestikuse deformatsiooni protsess; elastne, plastiline, purunemine - sõltub materjali omadustest. Haprates metallides plastiline deformatsioon praktiliselt puudub.
Keskkõvade teraste puhul θ-30° sõltub β töödeldava materjali omadustest ja lõikenurgast
Lõikeriista sisestamisel materjali sisse mõjuvad selle esi- ja tagapindadele normaaljõud N 1, N 2 ja hõõrdejõud F 1, F 2 (joonis 2.). Arvestades kiilu absoluutselt jäiga kehana, saame pärast kõigi jõudude liitmist kogu resultantjõu R, mis on lõiketakistusjõud. Võttes arvesse normaaljõudude ja hõõrdejõudude määramise raskusi, jagatakse lõikeprotsessi tehnoloogiliste parameetrite arvutamise hõlbustamiseks jõud R kolmeteljelises X-Y-Z koordinaatsüsteemis komponentideks, mida mõõdetakse dünamomeetriga või arvutatakse empiiriliste valemite abil. . Vabal ortogonaalsel lõikamisel on kaks sellist komponenti: lõikekiiruse vektori suunas - Pz ja risti lõikepinnaga - Py.
Joonis 2. Lõikekiilule mõjuvate jõudude skeem.
Praktilistel eesmärkidel ei kasutata tavaliselt resultantjõudu R ennast, vaid selle komponente Pz, Py, Px (joonis 3). Sel juhul: jõu suurus Pz määrab lõikemomendi, mis määrab: masina võimsuse, masina kiirusmehhanismi hammasrataste ja võllide parameetrid, lõikeriista hamba ja kere parameetrid; jõu Py suuruse määrab: tooriku läbipainde ja selle täpsuse, ristsöötemehhanismi osade parameetrid; jõu suurus Px on lähtepunktiks masina pikisuunalise etteandemehhanismi osade parameetrite arvutamisel. Lisaks kasutatakse lõikejõu komponente spindlisõlme parameetrite ja masina jäikuse arvutamisel.
Joonis 3. Lõikejõu R lagunemine kolmeks komponendiks.
Kolm määratud lõikejõu komponenti on üksteisega risti; seetõttu määratakse resultantjõu suurus ja suund rööptahuka diagonaaliks
Komponentjõudude Pz, Py, Px suuruste suhe ei jää konstantseks ja sõltub lõikuri tööosa geomeetrilistest parameetritest, lõikerežiimi elementidest (v, t, s), lõikuri kulumisest, töödeldava materjali füüsikalised ja mehaanilised omadused ning lõiketingimused.
Py/Pz ja Px/Pz suhted suurenevad lõikuri kulumise suurenedes; etteande suurendamine suurendab Px/Pz suhet; juhtnurga vähendamine suurendab Py/Pz suhet. Mõnel juhul ei pruugita üht kahest komponendist (Px või Py) töödelda. Näiteks lati lõikamisel lõikeriistaga ei ole jõudu Px; toru otsa lõikamisel lõikuriga φ=90º ja λ=0º ei ole Py komponenti. Jõud Pz toimib kõigil juhtudel ja seetõttu nimetatakse seda sageli lõikejõu põhikomponendiks või lihtsalt lõikejõuks.
Erilõikejõud ja lõikekoefitsient. Lõikejõu Pz ligikaudseks määramiseks võib kasutada võrrandit
kus f on lõike ristlõikepindala mm 2; p - eriline lõikejõud (N/mm 2).
Erijõud p on arvuliselt võrdne lõikejõuga lõigatud kihi lõigu 1 mm 2 kohta. Kuna erijõu suurus sõltub lõikerežiimi elementidest (v, t, s), tööriista geomeetrilistest parameetritest ja töötlemistingimustest, ei saa erinevatel tingimustel saadud p-väärtusi võrrelda. Seetõttu kasutatakse lõikejõudude väärtuste arvutamiseks reeglina erinevaid empiiriliste sõltuvuste versioone. Kõige sagedamini kasutatav standardvalem on:
kus i=x,y,z; C pi, x pi, y pi, k pi - võrdluskoefitsiendid sõltuvalt tööriista ja töödeldavate materjalide omadustest, tööriista geomeetriast jne; t - lõikesügavus (mm); s - etteandekiirus (mm / pööre).
Seadmed lõikejõudude mõõtmiseks. Lõikejõudude katseliseks määramiseks ja erinevate tegurite mõju uurimiseks neile kasutatakse spetsiaalseid dünamomeetreid. Pz, Py ja Px mõõtmiseks on kolmekomponendilised dünamomeetrid; kahekomponentne Pz ja Py või Pz ja Px mõõtmiseks ning ühekomponentne lõikejõu mis tahes ühe komponendi mõõtmiseks.
Sõltuvalt tööpõhimõttest jagatakse dünamomeetrid elektrilisteks, mehaanilisteks ja hüdraulilisteks. Iga dünamomeeter sisaldab seadet saadud lõikejõu komponentideks jaotamiseks, andureid mõõdetud jõu muundamiseks mugavalt jälgitavaks väärtuseks ja salvestusseadet. Enim kasutatakse elektrilisi dünamomeetreid: piesoelektrilisi, mahtuvuslikke, induktiivseid ja traaditakistuse anduritega dünamomeetreid.
2.2. Materjalide deformatsioon ja hävimine lõikamise ajal
Lõikamisel tekkinud deformatsioonid levivad enne tööriista: toorikusse ja laastudesse. Deformeerunud ala mõõtmed ja laastu moodustumise iseloom sõltuvad töödeldava materjali omadustest ja lõiketingimustest (joonis 4). Kui materjali voolamisel ümber kiilu tekivad katkestused või suurte pragudeta pidevad laastud, siis sel juhul nimetatakse seda nn. tühjendage laastud. Seda tüüpi laastud moodustuvad kõige sagedamini sitkete plastmaterjalide lõikamisel. Juhul, kui plastmaterjalide lõikamisel tekib intensiivne pragunemine, jagatakse laastud täielikult elementideks, millel on teatud korrapärane kuju ja moodustumise järjestus, nimetatakse seda tüüpi kiipe nn. elementaarsed laastud, või laastude hakkimine.
Väga sageli tekivad plastmaterjalide lõikamisel laastud, millel ei ole selgelt määratletud äravoolu või laastude tunnuseid. Nende moodustumise ajal ei toimu täielikku eraldumist elementideks ja praod lõpetavad oma arengu deformeerunud materjali paksuses, jõudmata selle välispinnani. Selliseid kiipe nimetatakse liigeseline.
Haprate materjalide (malm, pronks, keraamilised materjalid jne) lõikamisel rebitakse tööriista lõikeosa abil detaili pinnakihi üksikud osakesed välja. Kuna plastilist deformatsiooni praktiliselt ei toimu, ei ole hapra murdumise käigus tekkinud laastuelemendid õige kujuga. Töödeldud pind on krobeline, sisselõigete ja rebenditega. Seda tüüpi kiipe nimetatakse murdude laastud.
Joonis 4. Laastude tüübid
A) äravoolu; b) liigeseline; c) kiibistamine; d) luumurd
Lõiketingimusi ja materjali olekut muutes on võimalik töötlemise käigus saada erinevat tüüpi laaste. Nii võib näiteks süvajahutusega vase lõikamisel saada murdelaaste ning kõvade ja rabedate materjalide kuumutamisel lõikamisel killustikku ja isegi äravoolulaaste. Mõnede kaasaegsete tehnoloogias kasutatavate materjalide, näiteks ülitugevate ja tulekindlate sulamite, mittemetalliliste, polümeersete ja komposiitmaterjalide lõikamisel tekivad laastud, mis erinevad kuju ja välimuse poolest oluliselt ülalloetletutest.
Metalli lõikamisprotsessi mehaanikas pööratakse suurt tähelepanu laastude moodustamisele, kuna see määrab lõikeprotsessi käigu tervikuna. Rohkem kui 90% lõikejõust ja tööst kulub tavaliselt laastude moodustamise protsessile; Seega vabaneb laastude moodustumise ajal suurem osa soojusest. Sellest protsessist sõltuvad peamiselt tööriista tööpindade soojusrežiim ja kontaktkoormused ning seega ka nende kulumise intensiivsus ja iseloom. Pinnakihi kvaliteet ja detailide töötlemise täpsus on otseselt seotud laastude moodustamise protsessiga. Võib öelda, et peaaegu kõik lõikamisprotsessi omadused ja selle praktilised tulemused sõltuvad laastude moodustamise protsessist. Selle protsessi käigu määrab peamiselt laastude moodustumise tsooni deformeerunud olek.
On kindlaks tehtud, et laastude moodustumise tsoon on kiilukujulise kuju ja lõikepaksusega võrreldavate mõõtmetega.
Sel juhul algab lõigatud kihi plastiline deformatsioon joonelt, mida mööda töödeldud materjali esimesed nihked toimuvad. Läbides laastude moodustumise tsooni, allutatakse töödeldud materjalile järjestikku täiendavaid plastilisi deformatsioone iga järgneva nihkejoone ületamisel. Olles jõudnud laastude moodustumise tsooni lõpliku piirini, saab töödeldud materjal suurima deformatsiooniastme, mis on iseloomulik juba moodustatud laastudele.
Plastilise deformatsiooni kontsentratsioon laastude moodustumise tsooni lõpppiiril võimaldab mõnel juhul kasutada lihtsustatud ideed, et kogu deformatsiooniprotsess toimub mööda teatud konventsionaalset nihketasapinda BC, mis on lõikekiiruse vektori suhtes nurga φ all kallutatud. Nurk φ, mida nimetatakse nihkenurgaks, on mugav parameeter plastilise deformatsiooni suuna ja suuruse iseloomustamiseks laastude moodustumise tsoonis (Joon.1) .
Laastude moodustumise protsessis mängib teatud rolli ka lõiketsooni pingeline olek. Kuigi selle protsessi iseärasuste tõttu puudub täielik vastavus laastude moodustumise tsooni pinge- ja deformatsiooniseisundi vahel, võimaldab pingeseisundi uurimine siiski mõistlikumalt läheneda laastude moodustumise mustrite ja mõju analüüsile. lõiketingimustest laastude moodustamise protsessis.
Laastude moodustumise tsooni pingeseisundi määramine on keeruline ülesanne, mis on ka kõige lihtsamal lõikejuhtumil lahendatud vaid esmalt. Selle põhjuseks on asjaolu, et olemasolevad analüütilised ja eksperimentaalsed meetodid ei võimalda ilma arvukate eeldusteta määrata laastude moodustumise tsooni pingeseisundit.
2.2.1. Raietsooni seisundi hindamise meetodid
Lõikeaegse pinge-deformatsiooni seisundi kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks hindamiseks on erinevaid meetodeid.
Laastu kokkutõmbumisteguri määramise meetod . Laastu moodustumise protsessi välised vaatlused on näidanud, et enamikul lõikamisjuhtudel laastud lühenevad, paksenevad ja muutuvad lõigatavast kihist laiemaks (“paisub”, “tõmbub kokku”). Laastu kokkutõmbumine on deformatsiooniprotsessi väline ilming suurte plastiliste deformatsioonide esinemisel. Vaadeldakse järgmisi geomeetrilisi seoseid (joonis 5): lühenemistegur kl=Lo/L, laienduskoefitsient kb=b1/b, paksenemistegur ka=a1/a. Kuna plastiliselt deformeerunud materjali maht ei muutu, siis a·b·Lo=a1·b1·L ja b1=b-ga saame, et Lo/L=a1/a, s.o. kl=ka .
Erinevate materjalide lõikamisel ja erinevates tingimustes võivad need koefitsiendid olla ühest suuremad või väiksemad. Kui lõigatud kihi ja laastu lineaarsed mõõtmed on võrdsed, kaotab mõiste "kahanemiskoefitsient" oma tähenduse, kuna "kahanemist" ei toimu ja plastiliseks deformatsiooniks kulutatud energia on üsna suur.
Joonis 5. Laastu kokkutõmbumiskoefitsientide (lühenemis- ja paksenemiskoefitsientide) väärtuse määramise skeem
Koordinaatide ruudustiku meetod. See meetod võimaldab kvalitatiivselt ja kvantitatiivselt hinnata pinge-deformatsiooni seisundit lõiketsoonis äravoolulaastude ja laastude moodustamisel. Detaili vaadeldavale pinnale kantakse erineva rakukujuga võrgud. Võrgusilma rakkude kuju moonutuse olemuse järgi saab aimu deformeerunud materjali tsooni suurusest, deformatsioonitsooni pinge-deformatsiooni oleku kvantitatiivsetest omadustest ja materjali pinnakihist. osa, samuti lõikekoormused ja hõõrdumine lõikekiilu pindadel.
Mikrokõvaduse meetod. Pingeseisundi määramise meetod deformeerunud materjali mikrokõvaduse Hu muutmise teel koos koordinaatide ruudustiku meetodiga võimaldab, teades deformatsiooniintensiivsuse väärtusi ei, määrata pinge intensiivsuste bi väärtused pinge erinevates punktides. lõiketsoon. Selleks on vaja konstrueerida ei - bi - Hu ühendavate mehaaniliste testide graafikud.
Polarisatsiooni-optilised meetodid. Need meetodid võimaldavad katseliselt ja arvutuslikult määrata kontaktpingeid, samuti puutuja- ja normaalpingete jaotust lõikekiilus. Tööriist peab olema valmistatud optiliselt aktiivsest materjalist (epoksüvaik, klaas) ja lõigatud väga plastilistest materjalidest (plii, alumiinium). Fotode töötlemine isokliinidest (võrdsete normaalpingetega jooned) ja isokroomidest (võrdsete tangentsiaalsete pingetega jooned) on üsna keeruline ja aeganõudev.
Lisaks ülalloetletutele kasutatakse sageli lõiketsoonis materjali pinge-deformatsiooni oleku arvutamise meetodeid, mis on seotud libisemisjoonte välja ehitamise, sarnasusteooria kasutamise ja elektrilise modelleerimisega.
Ümber lõikekiilu voolates liigub osa deformeerunud materjalist piki esipinda, muutudes laastudeks ning lõikejoonest allapoole jääv osa liigub mööda tagumist pinda ja moodustab detaili pinnakihi.
2.2.2. Pinnakihi füüsikalised ja mehaanilised omadused
Detaili pinnakihi moodustumise laastude mahalõikamisel määrab lõiketsooni kompleksne pinge-deformatsiooniseisund. Materjalide lõikamisel osade pinnakihi moodustumise protsess on keeruliste füüsikaliste nähtuste kompleks. Hinnatakse pinnakihi füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi sügavus hnc ja kõvenemise aste N, jääkpingete suurus ja märk, mikrostruktuur ja muud omadused . Kõvenemise astme all mõistetakse suhet N=((Hmax-Ho)/Ho)·100%, kus Hmax on töödeldud pinna mikrokõvadus; Kuid - tooriku originaalmaterjali mikrokõvadus.
Lõikekihi plastilise deformatsiooni astme muutumine lõikekiiruse suurenemisega põhjustab vastava muutuse töödeldud pinna kõvenemises. Suurema lõikekiiruse korral väheneb töökarastussügavus. Tööriista kulumisel suurenevad normaaljõud N 2 ja hõõrdejõud F 2 tööriista tagapinnale ning seetõttu suureneb detaili pinnakihi kõvenemine. Kõvenemise aste sõltub suuresti töödeldava materjali füüsikalistest ja mehaanilistest omadustest. Roostevabal kuumuskindlal terasel ja muudel plastmaterjalidel on suur kalduvus kõveneda.
Kõvenemise sügavus määratakse mikrokõvaduse järjestikuse mõõtmise teel kaldlõigetel või röntgenstruktuurianalüüsiga. Kõvenemise aste ja sügavus sõltuvad peamiselt töödeldava materjali füüsikalistest omadustest, lõikekiirusest (suurtel pööretel väheneb kõvenemise aste ja sügavus) ning lõikenurgast (mida suurem on lõikenurk, seda suurem aste ja sügavus). kõvenemise sügavus). Paljudel plastilistel materjalidel (austeniitsed terased, vask, kuumakindlad ja titaanisulamid) on suur kalduvus kõveneda. Ettenihke, tööriista kulumise ja lõikeserva ümardamise raadiuse suurenemine toob kaasa deformatsioonitsooni suuruse suurenemise, sügavuse ja karastusastme suurenemise. Tuleb märkida, et toote pinnakihi moodustamisel toimub paralleelselt kaks konkureerivat protsessi: kõvenemine ("karanemine") ja pehmenemine ("puhkamine").
Lõikekiiruse kasvades temperatuur tõuseb ja pehmenemiskiirus suureneb. Kõrge temperatuur võib põhjustada ümberkristalliseerumist ja vähendada töökõvenemist, mida täheldatakse peenestamisel.
Jääkpinged võivad tekkida elasts-plastiliste deformatsioonide tagajärjel, pinnakihi olulise kuumenemise korral, samuti konstruktsiooni- ja faasimuutuste käigus. Nendel juhtudel kalduvad pinnakihis olevad aatomid stabiilsest tasakaaluasendist kõrvale, kuid kipuvad pöörduma tagasi oma algsesse asendisse – tekivad sisemised jõud. Aatomitevahelise normaalkauguse suurenedes tekivad tõmbepinged ja normaalkauguse vähenemisel survepinged.
Kui tööriist liigub mööda töödeldud pinda, tekib pinnakihtide plastiline venitamine lõikejoone suunas. Allpool asuvad kihid deformeeruvad elastselt ja pärast tööriista läbimist kipuvad nad oma algsesse olekusse tagasi pöörduma, s.t. kahanema. Jääksurvepinged tekivad toote pinnakihis. Samuti venivad detaili siseneva soojuse mõjul ülemised kihid ja alumised külmakihid pakuvad vastupanu. Ilmuvad jääksurvepinged. Mõnikord (jahtumisel) tekivad sisekihtides survejääkpinged ja pinnale tekivad tõmbepinged. Saadud jääkpingete diagramm sõltub mehaaniliste ja termiliste tegurite toime intensiivsusest. Näiteks võib intensiivne kuumutamine vähendada mehaanilisest pingest tulenevaid survepingeid. Terasdetailide lihvimisel kuumutatakse pinnakiht kõrge temperatuurini ja tekivad struktuurimuutused. Konstruktsioonikomponentide mahu suurenemisega seotud transformatsioonid võivad põhjustada jääksurvepingete ilmnemist ja ruumala vähenemisega - tõmbejääkpingeid.
Lõikekiiruse suurenemisega või lõikenurga vähenemisega jääkpinged vähenevad ja võivad muuta nende märki. Suurenev ettenihe, lõikesügavus ja tööriista kulumine suurendavad jääkpingeid. Survejääkpinged suurendavad masinaosade kulumiskindlust, väsimustugevust ja nende korrosioonikindlust. Tõmbe jääkpinged toovad kaasa tsüklilise tugevuse vähenemise ja osade pinnale tekivad praod. Jääkpingeid on kolme tüüpi:
- Esimest tüüpi jääkpinged, mis on tasakaalustatud deformeeritava keha suurte mahtude vahel. Need põhjustavad kõverdumist ja toote kuju muutumist.
- Teist tüüpi jääkpinged, mis on tasakaalustatud mitme tera mahus. Need põhjustavad pragude moodustumist.
- Kolmandat tüüpi jääkpinged, mis on tasakaalustatud igas tera sees, on seotud muutustega aatomite paigutuses kristallvõres.
Jääkpingete suurust saab vähendada tehnoloogilise süsteemi jäikuse suurendamise, lõikerežiimide ja tööriista geomeetria õige valiku, samuti lõikevedelike (jahutusvedelike) kasutamise ja toote spetsiaalse kuumtöötluse abil.
Pinnakihi füüsikalise oleku oluliseks tunnuseks on jääkpingete suurus ja märk. Kui pinnakihis on survejääkpinged, siis tavaliselt detailide väsimuspiir suureneb ja tõmbejääkpinged vähendavad väsimuspiiri. Kõrge kõvadusega teraste puhul ulatub väsimustugevuse suurenemine survepingetest 50% ja selle vähenemine tõmbepingete tõttu - 30%.
Jääkpinge metallide lõikamisel tekib ebaühtlase plastilise deformatsiooni ja pinnakihtide olulise kuumenemise tagajärjel. Jääkpingete tekkeprotsessi uuringud on näidanud, et kui materjali mehaanilise töötlemisega kaasnevad suured lõikejõud, siis tekivad survejääkpinged; kõrgendatud temperatuuridel tekivad lõiketsoonis jääktõmbepinged.
Tootmistingimustes kasutatakse laialdaselt erinevaid meetodeid, kuidas kunstlikult tekitada töödeldud detailide pinnakihti jääksurve- või tõmbepingeid. Pealegi peavad need "kunstlikud" pinged olema vastupidise märgiga võrreldes pingetega, mis tekivad tootes oleva detaili töötamise ajal. Näiteks valtsitakse need kõvastumise suurendamiseks ja seetõttu tekitavad tõmbekoormuse all töötavate väntvõllide pindadele survepingeid, mis suurendab võlli väsimustugevust 30%-40%.
2.3. Soojusnähtused. Meetodid temperatuuri mõõtmiseks lõiketsoonis
Lõikamise käigus muudetakse peaaegu kogu deformatsioonile, hävitamisele ja hõõrdumisele kulutatud mehaaniline energia soojusenergiaks. Lõikamisel soojuse tekkeprotsesside uuringud võimaldasid määrata soojusvoogude suunda ja intensiivsust, kokkupuutealade temperatuurigradiente ning lõiketsooni, detaili ja keskkonna temperatuurivälja omadusi, samuti saada kvalitatiivset ja kvantitatiivne arusaam soojusbilansist erinevate materjalide lõikamisel. Nende seaduste tundmine on väga oluline lõikeriistade ratsionaalseks projekteerimiseks ja tööks, tõhusate määrimis- ja jahutusmeetodite kasutamiseks ning töödeldud detailide täpsuse ja pinnakvaliteedi parandamiseks.
Soojusbilansi võrrandi võib esitada järgmiselt (joonis 6);
Q1+Q2+Q3=q1+q2+q3+q4 (1)
kus Q1 on soojushulk, mis on ekvivalentne laastu ja pinnakihi moodustumise ajal deformatsioonile ja hävitamisele kulutatud energiaga;
Q2 on soojushulk, mis on ekvivalentne hõõrdejõudude tööga kiilu esipinna ja deformeerunud materjali kokkupuutel;
Q3 on soojushulk, mis on ekvivalentne hõõrdejõudude tööga kiilu tagapinnale deformeerunud materjali üleminekul detaili pinnakihiks;
q1 on kiibidesse kadunud soojushulk;
q2 on osasse sisenev soojushulk;
q3 on lõikeriistale ülekantud soojushulk;
q4 on keskkonda ülekantud soojushulk.
Joonis 6. Soojusvoo jaotusskeem
Soojusbilansi võrrandi kvantitatiivne väljendus sõltub töödeldava detaili ja tööriista materjalide füüsikalistest ja keemilistest omadustest, lõikeriista geomeetrilistest parameetritest, lõiketingimustest ja töötlemistingimustest. Näiteks erinevate konstruktsioonimaterjalide ja sulamite lõikamisel läheb kõige rohkem soojust laastudega ja lihvimisprotsessis - detaili. Kuumakindlate ja titaanisulamite lõikamisel, millel on halb soojusjuhtivus ja madalad soojusdifusioonikoefitsiendid, kontsentreeritakse kontakttsooni või kantakse üle lõikeriistale märkimisväärne kogus soojust.
Metalli töötlemisel tekkivate soojusnähtuste uurimine on raskendatud, kuna lõiketsoonis on suur kontakt (tööriist-kiip) rõhk ja temperatuur. Seetõttu annavad temperatuuride määramiseks kasutatavad elektrilised ja matemaatilised meetodid ainult suhtelisi ettekujutusi temperatuurinähtuste kohta lõikamise ajal.
Kõige levinumad meetodid on need, mis võimaldavad mõõta lõiketsooni ja lõikeriista üksikute sektsioonide temperatuuri. Nende hulka kuuluvad: termopaarmeetodid (joonis 7) ja röntgenstruktuurianalüüs, kiirgus-optiline meetod. Temperatuuride mõõtmise lõiketsooni kitsastes piirkondades termopaaride abil pakkus esmakordselt välja Ya.G. Usachev 1912. aastal. “Kunstliku termopaari” kasutamise korral puuritakse tööriista lõikeossa auk, millesse sisestatakse 0,3-0,5 mm läbimõõduga isoleeritud juhtmetega termopaar. Termopaari jootekoht asub võimalikult lähedal tööriista kuumutatud pindadele. Temperatuuri hinnatakse termoelektromootorjõu väärtuse muutuste järgi.
Joonis 7. Termopaari ahelad:
a - kunstlik; b - poolkunstlik; c - loomulik.
Termopaari teises versioonis, mida nimetatakse "poolkunstlikuks", tuuakse üks isoleeritud juht instrumendi taga- või esipinnale ja needitakse. Teine juht on instrumendi korpus, mis lihtsustab oluliselt mõõtmisskeemi. Ya.G. Usachev'i ideed leidsid edasist rakendust ja arengut kodumaiste ja välismaiste teadlaste uurimistöös (loodi keevitatud, kinnitus-, klambriga, liikuvate, jooksvate ja muud tüüpi termopaaride kujundused). Niinimetatud "looduslik termopaar" on laialt levinud. Siin on juhid tööriist ja toorik ning termopaari ühenduskoht lõikekiilu tagumise ja esipinna ning tooriku metalli kokkupuuteala.
Lõikamise ajal temperatuurivälja teoreetilise arvutamise küsimused pakuvad olulist teaduslikku huvi. Termin "temperatuuriväli" lõiketsoonis tähendab erinevate temperatuuriväärtuste kogumit materjali deformeerunud mahu kõikides punktides antud ajahetkel.
Esimesed katsed temperatuurivälja arvutamiseks taandusid lahenduste kasutamisele tahkete ainete soojusülekande teooria klassikalistele probleemidele. Lõiketemperatuur määrati üldise soojusjuhtivuse võrrandi lahendamisega:
(2)
kus: a =l /(c r) - termilise difusiooni koefitsient;
λ - soojusjuhtivuse koefitsient;
c - soojusmahtuvus;
ρ - materjali erikaal;
Selle võrrandi lahendamiseks on vaja seada teatud piirtingimused, mis on seotud tegeliku lõikamisprotsessi omadustega. Soojusülekande tingimuste matemaatiline kirjeldamine deformatsioonivööndi piirpindadel tekitab olulisi raskusi. Seetõttu võtsid paljud teadlased kasutusele mitmeid eeldusi ja lihtsustusi, vähendades oluliselt probleemi lahendamise väärtust. Lõplikud valemid olid tülikad, sisaldasid suurt hulka koefitsiente, mida oli raske määrata ja praktilise kasutamise jaoks ebamugavad.
Kõige viljakam meetod soojusvõrrandi integreerimiseks on soojusallika meetod. Võrrandi (2) lineariseerimine viiakse läbi termofüüsikaliste koefitsientide keskmistamisega kitsas temperatuurivahemikus, väljendades allikate võimsust temperatuuri lineaarse funktsiooni kaudu ja eeldades allika konstantset liikumiskiirust. Sel juhul ei võeta arvesse faasi- ja struktuurimuutuste termilisi mõjusid. Soojusallika meetod võimaldab lihtsate teisenduste abil esitada välja temperatuuri kindla integraali või koonduva jada kujul ja seeläbi kvantitatiivselt kirjeldada soojuse levimise protsesse lineaarsete, tasapindade ja ruumiliste probleemide lõikamisel. Soojusallikateks loetakse lokaalseid, kontsentreeritud või hajutatud, paikseid ja liikuvaid, hetkelisi ja pikaajalisi.
Soojuse levikut liikuvast kontsentreeritud allikast käsitletakse kui protsesside kogumit, mis ühtlustavad hetkeliste elementaarallikate soojust. Sel juhul liiguvad temperatuurivälja punktide x, y, z koordinaadid koos liikuva allikaga (joonis 8).
Piiramatu soojusjuhtiva keha punktelementi (R = 0) ajal t = 0 sisestatud soojus Q võrdsustatakse vastavalt eksponentsiaalseadusele
(3)
kus R 2 = x 2 + y 2 + z 2 on raadiuse vektor, st. väljaelemendi (punkt A) kaugus allikast (punkt B). Võrrand (3) on lähtemeetodi põhilahendus.
Joonisel 9 on kujutatud erinevate teadlaste eksperimentaalselt (kiirgus-optiline meetod) saadud ja lähtemeetodil arvutatud temperatuuriväljad terase vabalõikamisel (treimisel) samadel tingimustel. Lõikevööndi temperatuurijaotuse iseloom on hästi kooskõlas tänapäevaste ideedega deformatsioonivälja kohta ning kõrgeimad temperatuurid esinevad maksimaalsete deformatsioonide piirkonnas ja kontaktaladel.
2.4. Füüsikalised nähtused tööriista ja töödeldava materjali kokkupuutetsoonis
Füüsikalised ja keemilised protsessid kokkupuutel olevate kehade pindadel on väga mitmekesised ja keerulised. Tööriista esipinnale tekivad kuhjumised ja kogumid, mis muudavad laastude moodustumist, halvendavad töödeldud pinna kvaliteeti ja hävitavad lõikeserva. Kontaktpiirkonnas esineb mitmeid pinnanähtusi: adhesioon, korrosioon, dispersioon, pinnakihtide kõvenemine ja pehmenemine, difusioon, adhesioon, erosioon, oksüdatsioon ja muud füüsikalis-keemilised nähtused. Isegi selline pealiskaudne loetelu rõhutab hõõrdeprotsesside suurt keerukust metalli lõikamisel lõikeriistaga.
Lõikamise ajal hõõrdumisel on oma eripärad, mis taanduvad peamiselt järgmistele:
tekivad erinevat tüüpi hõõrdumised (piir- ja vedelikuhõõrdumine on haruldane);
puhas hõõrdumine mängib erilist rolli, mis põhjustab lõikekiilu intensiivset hävimist;
tooriku ja lõikeriista hõõrdepindade vastastikune kokkupuude toimub ainult üks kord ja on keeruline; Pealegi pole füüsilisel mikro- ja submikroreljeefil midagi ühist töödeldud pinna tehnoloogilise mikroreljeefiga, mis moodustub erinevat tüüpi töötlemisel (treimine, puurimine, freesimine jne);
hõõrdumine toimub väga kõrgel rõhul, kõrgel temperatuuril, sulamistemperatuuri saavutamisel ja olulistel tegelikel kokkupuutealadel;
normaalne ja tangentsiaalne koormuste kompleksjaotus piki tööriista kontaktpindu (joon. 10).
hõõrdeteguri suured muutuvad väärtused (m ³ 1), mis on seletatav intensiivse haardumise ja difusiooniga. Keskmise hõõrdeteguri väärtus sõltub peamiselt lõikekiirusest (laadimiskiirusest), lõike paksusest ja lõikekiilu kaldenurga suurusest;
vibratsiooni ja hõõrdumise tüübi kompleksne vastastikune mõju;
tugev hõõrderežiim, mis põhjustab lõikekiilu pinnakihtide kogunemist ja intensiivset hävitamist.
Joonis 10. Tööriista esi- ja tagapindade kontaktkoormuste jaotuse skeem s N – normaalkoormused;
t pp – tangentsiaalsed koormused esipinnale;
t зп – tangentsiaalsed koormused tagapinnale;
lpl – plastkontakti pikkus;
l kontroll – elastse kontakti pikkus;
C on punkt, kus t = 0.
2.4.1. Üles ehitama
Teatud lõiketingimustes ilmub tööriista reha pinnale kihiline metallimoodustis, mida nimetatakse ülesehitatud servaks. Kasvude põhjuste kohta on palju erinevaid hüpoteese, mis viitab vähestele teadmistele kasvu olemuse kohta. Kukkunud servade moodustumine on tihedalt seotud hõõrdetingimuste, kõrgete kokkupuutetemperatuuride ja -rõhkudega. Kõige tõenäolisemaks kogunemise põhjuseks võib pidada kõvastunud materjali asümmeetrilise kiilukujulise paigalseisu tekkimist lõikekiilu ees, samuti õhukeste kontaktkihtide pidurdamist (haardumist) krobelisel esipinnal. tööriistast (joonis 11) puhta hõõrdumise, kõrgete hõõrdetegurite ja olulise tegeliku kontaktpinna tõttu.
Kasvul on erilised omadused:
a) on heterogeense kihilise struktuuriga, mis erineb oluliselt töödeldava materjali struktuurist ja lõikeriista materjalist;
b) kuhjusel on kõrge kõvadus ja märkimisväärne viskoossus. Suured hõõrdejõud (lõikejõud) ja kõrge temperatuur kontakttsoonis põhjustavad aga perioodilist kogunemist.
Joonis 11. Kujunemise skeem ja kuhjumise mõju detaili suurusele: L n - kuhjumise pikkus; h n - kasvukõrgus; b n ja d n - vastavalt teritamise ja lõikamise nurgad kogunemise korral; b ja d on vastavalt tööriista teritus- ja lõikenurgad; D ja D n - detaili vastavad läbimõõdud
Kogunemistõrgete sagedus suureneb (kuni mitusada korda minutis) lõikekiiruse suurenemise, kaldenurga vähenemise ja lõikekihi paksuse suurenemisega.
Hoonestatud servade teke sõltub töödeldavate materjalide füüsikalistest ja mehaanilistest omadustest ning lõikeriistade materjalidest. Kogunemine võib ilmneda erinevate materjalide lõikamisel karbiid-, kiir-, mineraal-keraamiliste ja teemanttööriistadega (sh malmi, titaani, kuumakindlate ja muude sulamite töötlemisel). Kogunemine saavutab suurima suuruse plastiliste metallide lõikamisel drenaažilaastude moodustumisel ning süsinik- ja kiirterasest valmistatud tööriistadega.
Sisseehitatud serv tekib peamiselt siis, kui tööriista temperatuur on kõrgem kui kiibi temperatuur ja kiibi kontaktkihid on kõvemad kui selle sisemised kihid. Sellisel juhul on kontaktpinnale mõjuv hõõrdejõud suurem kui laastudes olevate osakeste haardumisjõud ning nende liikumise kiirus kontaktpinnast eemaldudes ja laastude kiiruseni jõudes suureneb.
Lõikekiiruse suurenedes suureneb ülesehitatud serva suurus esmalt ja seejärel väheneb. Pealegi väheneb kõigepealt pikkus ja suurematel kiirustel väheneb kogunemise kõrgus. Kaldenurga suurenedes väheneb kuhjuse suurus (peamiselt kõrgus).
Kogunemisel on kõrge kõvadus ja märkimisväärne viskoossus. Ehitatud serva kõvadus on 2-3 korda suurem kui algmaterjali kõvadus ja väheneb järsult lõiketemperatuuri tõustes. Seda seletatakse asjaoluga, et lõiketemperatuuri tõustes kuhjuv materjal rekristalliseerub, laastude kontaktkihid kaotavad oma kõvaduse, kuhjuvate kihtide kõvadusgradient ühtlustub ja laastude kõvadus. üles väheneb monotoonselt. Selle tulemusena kasvu suuruse suurenemine peatub ja see katkeb.
Kogunemise perioodilised tõrked on tihedalt seotud ümberkristallimise ja faasimuutustega, mille käigus toimub kuhjuva materjali kõvaduse ja tugevuse vähenemine (pehmenemine). Kogunemine kaotab oma lõikamisvõime, purustatakse ja kantakse laastudega minema või surutakse töödeldud pinnale. Kogunemistõrgete sagedus suureneb lõikekiiruse, ettenihke kiiruse ja kaldenurga vähenemisega.
Kui tööriista esipinnal on nullist või negatiivsest kaldenurk, siis on kogunemine stabiilsem.
Laastu kokkutõmbumisteguri ja lõikejõu väärtuse muutumine lõikekiiruse suurenedes on keeruline. Madalatel lõikekiirustel tekib intensiivne kogunemine, mis vähendab lõikenurka ja seeläbi lõiketakistust. Kiiruse kasvades katkeb ülesehitatud serv ja lõikenurk omandab algse väärtuse. Lõiketakistus suureneb. Kiirustel V = 60-100 m/min. kasvu ei teki.
Lõikamise praktikas on suur tähtsus hoonestatud servade moodustumise nähtusel (joon. 12):
1) kogunemine muudab lõikenurka ja muudab seetõttu lõiketakistust ja hõõrdetingimusi;
2) kogunemine halvendab töödeldud pinna karedust;
3) kuhjumine kaitseb tööriista tagapinda hävimise eest ja muudab detaili mõõtmeid;
4) kogunemise perioodilised rikked põhjustavad vibratsiooni, mis halvendab töötlemise kvaliteeti;
5) kuhjumine viimistlemisel ei ole vastuvõetav;
6) erinevate materjalide lõikamisel karbiid-, kiir-, mineraal-keraamiliste ja teemanttööriistadega võib tekkida kogunemine. Kuid kogunemine saavutab oma suurima suuruse plastiliste metallide lõikamisel.
Kogunemisprotsessi kontrolli tagab õige lõikerežiimide valik, tööriista geomeetria, määrde- ja jahutusainete kasutamine jne.
Joonis 12. Kogunemiskõrguse mõju kareduse väärtusele Rz, lõikenurgale dn, lõikejõule Pz ja hõõrdetegurile m 40X terase lõikamisel erinevatel lõikekiirustel V
Lõikuri töö. Metalli lõikamine toimub tööriistadega, mis on reeglina kiilukujulised. Seda seletatakse kiilu võimega suurendada jõudu, mis on vajalik tööriista tungimiseks töödeldavasse materjali. Veelgi enam, see võimendus suureneb, kui kiilu teritusnurk β väheneb (joonis 5, a).
Joonis 5. Kiilu (a) ja lõikuri (b) tööskeemid
Teravama kiilu lõikeserv on aga vähem vastupidav. Seda arvesse võttes on kõvemate materjalide töötlemisel vaja kasutada veidi suurema nurgaga I kiilu ja suhteliselt pehmete materjalide puhul väiksema teritusnurgaga kiilu.
Lõikamisel tuleb ületada mitte ainult metalliosakeste haardumisjõud, vaid ka välishõõrdejõud, mis tekivad kiilu kokkupuutekohtades töödeldava materjaliga. Hõõrdejõude saab vähendada, kui asetada üks lõikepindadest detaili töödeldud pinna suhtes teatud nurga a alla (joon. 5, b), mida võetakse arvesse selle geomeetrilise kuju loomisel.
Lõikuri tööd lõikamise ajal võib kujutada järgmise protsessina. Tungides töödeldavasse materjali, surub lõikur lõigatava kihi kokku. Sel juhul deformeerub väike osa sellest kihist, mis on lõikehambale kõige lähemal. Kokkusurumisel nihkuvad deformeerunud ala osakesed suhteliselt seni, kuni välisjõud P ületab nende haardumisjõud ja laastuelement puruneb, misjärel sarnane protsess kordub.
Seega võib metallilaastude moodustumist kujutada selle elementide järjestikuse purustamise protsessina.
Laastude tüübid. Sõltuvalt lõiketingimustest võivad metallilaastud olla erinevat tüüpi: tühjendamine, lõhestamine, purustamine (joonis 6).
Joonis 6. Kiipide tüübid
a - äravool; b - hakkimine; c – luumurd
Suhteliselt pehmete plastiliste metallide suurel kiirusel lõikamisel tekivad äravoolulaastud. Selliste laastude elemendid ei jõua täielikult eralduda ja lahti tulla sirge või spiraalselt kõverdunud paela kujul, millel on sile kumer ja veidi astmeline nõgus külg.
Kõvade plastiliste metallide lõikamisel madalal kiirusel on laastuelementidel aega peaaegu täielikult eralduda, kuid need on üksteisega üsna kindlalt ühendatud. Laastud, painduvad, lagunevad lühikese pikkusega osadeks. Selliseid kiipe nimetatakse hakkimislaastudeks, nende nõgus pool on astmelise kujuga, millel on selgelt eristatavad elementide piirid. Mõnikord eraldatakse lõikamislaastud elementidega. Sel juhul nimetatakse seda elementaarseks.
Haprate metallide (malm, kõva pronks) lõikamisel tulevad laastud maha suvalise kujuga elementidena, mis ei ole omavahel ühendatud. Selliseid kiipe nimetatakse murdelaastudeks.
Füüsikalised nähtused lõikamise ajal. Metalli lõikamine on keeruline füüsiline protsess, millega kaasneb soojuse eraldumine, lõiketakistusjõudude tekkimine ja väline hõõrdumine.
Soojus vabaneb lõikamisel kulutatud mehaanilise töö muundamisel soojusenergiaks. Märkimisväärse osa soojusest kannavad ära laastud, osa neelavad töödeldav detail ja lõikur. Kuid lõiketsoonis tekivad kõrged temperatuurid, mis koos hõõrdumisega soodustavad lõikuri kulumist. Lisaks on töödeldud materjal vastupidav lõikamisele, lõikuri, tooriku ja masinaosade painutamisele, mille tulemuseks on halb töötlemistäpsus.
Järelikult peab treial soodsate töötingimuste loomiseks olema hästi kursis lõikamise ajal esinevate füüsikaliste nähtuste mustritega ja püüdma nõrgendada nende negatiivset mõju. Neid küsimusi käsitletakse üksikasjalikult XV peatükis.
Kontrollküsimused:
Mille poolest erineb lõikuri lõikeosa kuju lihtsast kiilust?
Mis on lõikamisprotsessi olemus?
Nimetage kiipide tüübid ja selgitage, millistel tingimustel need moodustuvad.
Märkida lõikamisprotsessiga kaasnevad füüsikalised nähtused ning nende mõju lõikurile ja töötlemise kvaliteedile.
Pööravad lõikurid
Lõikehamba tüübid. Treitöödel enamkasutatavad varraslõikurid (vt. joon. 9) koosnevad peast, mis on otseselt seotud lõikamisega, ja ristkülikukujulise ristlõikega vardast, mille abil lõikur kinnitatakse tugitööriistahoidikusse. Pea kuju järgi jagunevad sellised lõikehambad sirgeteks, painutatud ja sissetõmmatud (joon. 7); söötmise suunas - paremale ja vasakule (joon. 8 otstarbe järgi - läbi, skoorimine, lõikamine jne);
Lõikuri elemendid. Lõikuril on esi- ja tagapind, lõikeservad ja tipud (joonis 9). Laastud voolavad mööda esipinda, tagumised pinnad aga tooriku poole.
Kui esi- ja tagapind ristuvad, moodustuvad lõikeservad, mis olenevalt lõikamisprotsessis osalemise astmest on põhi- ja abistavad. Lõikeserva, mis teeb põhilõiketööd, nimetatakse põhiservaks. Ülejäänud servi, mis puhastavad detaili pindu, nimetatakse abistavateks.
Lõikuritel on tavaliselt ainult üks reha esikülg ja üks peamine lõikeserv. Lõikeservade järgi määratakse tagumiste pindade nimetused: põhilõikeserva moodustavat nimetatakse põhilõikeservaks ja moodustavaid abilõikeservi abiliseks.
Joonis 9. Vardalõikur:
I-pea; II- varras;
1-tipp; 2- abilõikeserv; 3-esipind;
4 peamist lõiketera; 5-peamine tagapind; 6-abi tagapind
Tipp on lõikeservade lõikepunkt. Terav ülaosa on habras, seega on see ümardatud teatud raadiusega r.
Vahemaad h tipust lõikuri põhjani (tugipinnani) nimetatakse lõikuri kõrguseks.
Lõikematerjalid. Lõikurite valmistamiseks kasutatakse kõrgete lõikeomadustega spetsiaalseid tööriistamaterjale. Nende hulka kuuluvad kiirteras ja kõvasulamid.
Kiirterased on pärast kuumtöötlemist võimelised säilitama lõikeomadusi temperatuuridel kuni 600 °C. Nendest on kõige sagedamini kasutatav terase mark R6M5, milles numbrid näitavad legeeriva komponendi keskmist protsenti (tähe P järel - volfram, pärast M - molübdeen).
Väikeste plaatide kujul olevad kõvasulamid on joodetud või mehaaniliselt kinnitatud lõikevarraste külge, taluvad kuumutamist kuni 1000°C, on kõrge kõvadusega, ei vaja kuumtöötlust ja võimaldavad 4-5 korda suuremat lõikekiirust kui kiirterastel. Lisaks on kõvasulamitel suurenenud rabedus ja need võivad äkiliste temperatuurimuutuste korral praguneda, mida tuleks nende kasutamisel arvestada.
Kõige sagedamini kasutatakse malmi ja värviliste metallide töötlemisel VK8 kaubamärgi volframisulameid ning teraste töötlemisel titaan-volframi sulameid T15K6. Nende koostis (v.a volframkarbiid) on tähistatud tähtede ja numbritega, näiteks: T15K6 sulam koosneb 15% titaankarbiidist, 6% koobaltist (sideaine) ja 79% volframkarbiidist.
Kontrollküsimused:
Märkige varraste lõikurite tüübid.
Millistest elementidest koosneb treilõikuri pea? Andke nende määratlus.
Märkige tööriistamaterjalide omadused ja kaubamärgid,
Laadimine...
