Ako bolo uvedené vyššie, proces rezania kovov pri frézovaní sa zásadne nelíši od procesu rezania pri sústružení. Zastavme sa pri niektorých javoch sprevádzajúcich proces rezania.
Rezaná vrstva kovu vo forme triesok, ako je známe, môže mať rôzny vzhľad v závislosti od podmienok spracovania. Podľa klasifikácie Prof. I.I. Čas, triesky môžu byť nasledujúcich typov: drenáž, trieska a zlomenina.
Nánosy pri rezaní kovov. Pri rezaní húževnatých kovov sa na čelnej ploche nástroja v niektorých prípadoch vytvára takzvaná vybudovaná hrana. Ide o silne deformovaný kus spracovávaného materiálu pripevnený (privarený) k prednej ploche frézy vo forme klinu veľkej tvrdosti (obr. 243). Tento kus kovu sa neustále odlupuje a znova sa formuje. Je to v podstate rezná časť nástroja a chráni reznú hranu pred opotrebovaním. Ak sa však na prednom povrchu nástroja vytvoril nános, kvalita obrobeného povrchu sa zhoršuje. Preto je pri dokončovaní kovov, ako aj pri rezaní závitov škodlivým javom nahromadená hrana. Aby ste to odstránili, mali by ste starostlivo nastaviť prednú plochu nástroja alebo zmeniť rýchlosť rezania (zvyčajne ju zvýšiť na 30 m/min alebo viac) a tiež použiť chladiace mazivá, ktoré zodpovedajú podmienkam spracovania.
Zmršťovanie triesok. Pri rezaní kovov sa triesky deformujú a ukážu sa, že sú kratšie ako oblasť, z ktorej boli odrezané (obr. 244).
Tento jav skracovania triesky po jej dĺžke sa nazýva pozdĺžne zmršťovanie triesky.
Objem kovu zostáva počas deformácie prakticky nezmenený. Skrátenie čipu pozdĺžne by preto malo byť sprevádzané zväčšením plochy prierezu čipu. Zväčšenie plochy prierezu sa nazýva priečne zmršťovanie triesok.
Deformácia triesok vedie k zvlneniu. Drážky rezných nástrojov (vrtáky, preťahovačky, frézy a pod.) musia umožňovať voľné uloženie kulmovacích triesok.
Tepelné javy pri rezaní kovov. Pri procese rezania kovov sa obrobok, rezný nástroj a triesky zahrievajú. So zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou, najmä pri odstraňovaní tenkých triesok, sa teplota v zóne rezu zvyšuje na 60°. S ďalším zvýšením reznej rýchlosti možno v niektorých prípadoch pozorovať padajúce triesky zahriate na jasne červené teplo (900°C).
Na opracovanom povrchu oceľového dielu môžu byť badateľné odtiene všetkých farieb matnosti, čo naznačuje vysokú teplotu najtenšej povrchovej vrstvy dielca v momente jeho kontaktu so zadnou plochou nástroja. K zvýšeniu teploty v zóne rezania dochádza v dôsledku premeny mechanickej energie vynaloženej na proces rezania na tepelnú energiu. Ya. G. Usachev tiež zistil, že 60 až 86 % celkového množstva tepla generovaného pri rezaní ide do triesok, 10 až 40 % celkového tepla ide do rezného nástroja a 3 až 10 % ide do triesok. obrobok. Treba si uvedomiť, že teplo sa v trieske aj v nástroji rozdeľuje nerovnomerne. V reznom nástroji sa počas nepretržitej prevádzky vytvorí konštantný tepelný režim v priebehu niekoľkých minút prevádzky. Prakticky sa vyrovnávanie teplôt v obrobku končí po spracovaní. Teplo vznikajúce v reznej zóne má veľký vplyv na celý proces rezania a súvisiace javy (nánosy, opotrebovanie nástroja a pod.). Preto sa v teórii rezania kovov venuje veľká pozornosť tepelným javom pri rezaní kovov.
Drsnosť opracovaného povrchu. Problém zvyšovania kvality výrobkov spolu s neustálym zvyšovaním produktivity práce je najdôležitejší v strojárstve.
Pri posudzovaní kvality hotového dielu sa berú do úvahy tieto hlavné ukazovatele: rozmerová presnosť, presnosť geometrického tvaru a drsnosť povrchu.
Drsnosť obrobeného povrchu závisí od nasledujúcich faktorov: správna voľba geometrických parametrov (uhly ostrenia) nástroja a predovšetkým uhol čela. zadávanie uhlov, správny výber posuvu, rýchlosť rezania a použitie vhodných rezných kvapalín.
Na dosiahnutie vysokej triedy čistoty povrchu je tiež potrebné, aby predná a zadná plocha nástroja bola starostlivo upravená (spracovanie diamantovými kotúčmi alebo pastou z karbidu bóru).
Vibrácie pri rezaní kovov. V procese rezania kovov sa za určitých podmienok vyskytujú vibrácie (oscilácie). Výskyt vibrácií je v mnohých prípadoch hlavným dôvodom obmedzujúcim možnosť zvyšovania rezných podmienok a produktivity práce. Vibrácie pri rezaní kovov majú škodlivý vplyv na životnosť nástroja. Aj slabé vibrácie bránia dosiahnutiu vysokej triedy čistoty ošetrovaných povrchov. Ak sú všetky ostatné veci rovnaké, možnosť vzniku vibrácií pri spracovaní liatiny je výrazne menšia ako pri spracovaní ocele.
Vibrácie možno eliminovať alebo znížiť použitím nástrojov s nízkymi uhlami čela a vysokými uhlami čela a výberom vhodných rezných rýchlostí a podmienok chladenia, ktoré znižujú intenzitu vibrácií. Na odstránenie alebo zníženie vibrácií sa používajú špeciálne tlmiče vibrácií.
Vznik fyzikálnych javov
Počas rezania
Počas procesu rezania dochádza k deformácii a deštrukcii materiálu obrobku, sprevádzané množstvom fyzikálno-chemických javov:
1) v deformovanom objeme obrobku vzniká zložitý stav napätia materiálu, dochádza k elastickým a plastickým deformáciám, dochádza ku krehkému a tvárnemu lomu. Na ošetrovanom povrchu sa vytvára drsnosť a v povrchovej vrstve obrobku dochádza k zmene textúry, štruktúry a všetkých termofyzikálnych a elektrických vlastností;
2) v zóne rezu dochádza k nehomogénnej teplote
lúka. Medzi nástrojom, trieskami a povrchovou vrstvou súčiastky existuje zložitý distribučný vzor tepelných tokov a vytvárajú sa špeciálne podmienky na prenos tepla;
3) trenie v oblasti kontaktu medzi nástrojom a materiálom obrobku sa vyskytuje pri vysokých tlakoch a teplotách. Niekedy sa vyskytuje špeciálny typ trenia neoxidovaných povrchov - čisté trenie;
4) za určitých podmienok rezania sa na prednej ploche klinu objaví vrstvený kovový útvar nazývaný vybudovaná hrana. Nárast mení geometriu klinu a ovplyvňuje podmienky spracovania;
5) dochádza k rôznym typom deštrukcie (opotrebenia) klinu, vznikajúceho pod vplyvom oderu, poškriabania, adhézie, difúzie a iných javov;
6) použitie chladiacej kvapaliny je sprevádzané fyzikálno-chemickými javmi, ktoré sa vyskytujú pri kontakte mazacích a chladiacich látok s vyhrievanými povrchmi nástroja a obrobku;
7) v systéme stroj-upínadlo-nástroj-obrobok (AIDS) môže dochádzať k núteným osciláciám a vlastným osciláciám, ktoré zhoršujú proces rezania.
Tvorba triesok
Pri obtekaní reznej čepele nástroja sa časť deformovaného materiálu pohybuje po jeho prednej ploche, pričom sa mení na triesky, a druhá časť, ktorá sa nachádza pod čiarou rezu, sa pohybuje po jej zadnej ploche a tvorí povrchovú vrstvu dielu.
Tvorba triesok a tvorba povrchovej vrstvy dielu sú jediným procesom deformácie a deštrukcie materiálu počas rezania.
Druhy čipov
V závislosti od podmienok rezania obrobkov sa vytvárajú rôzne typy triesok. Podmienky rezania materiálov treba chápať ako: rezný režim, rezný vzor, geometriu rezného nástroja, vlastnosti materiálu nástroja a obrobku a technologické činidlo chladiace mazivo (LCTS).
Prvú klasifikáciu hoblín dal v roku 1870 ruský vedec I.A. Thieme vo svojej monografii „Odolnosť materiálov a dreva voči rezu“. Všetky triesky vznikajúce pri rezaní možno rozdeliť do štyroch typov: kontinuálne, elementárne spojené, elementárne triesky a lomy.
Vypustite hobliny. Drenážne triesky majú podobu súvislej pásky, na ktorej vrchnej a bočnej strane sú zreteľne viditeľné stopy plastickej deformácie v podobe malých zahrotených výstupkov (obr. 14). Pri vytváraní tohto typu triesky má obrobený povrch obrobku hladký a lesklý vzhľad. Odtokové triesky vznikajú pri rezaní húževnatých a plastových materiálov pri vysokých rezných rýchlostiach 
, stredné a malé 
podáva vo veľkých kladných uhloch čela 
nástroj.
Hobliny sú elementárne spojené. Elementárne spojené hobliny majú vzhľad samostatných, jasne definovaných prvkov, navzájom pevne spojených (obr. 15). Pri vytváraní takýchto triesok obsahuje obrobený povrch obrobku malý počet trhlín. Elementárne spojené triesky vznikajú pri spracovaní plastových materiálov s veľ 
a priemerné rezné rýchlosti, priemerné posuvy a s vysokým a priemerná 
predné rohy.
Elementárne čipy.Čipy majú vzhľad samostatných, relatívne pravidelných tvarovaných prvkov, ktoré nie sú spojené
navzájom (obr. 16). Po tvarovaní sa opracovaný povrch obrobku stáva drsným a trhaným. Tento typ triesky vzniká pri spracovaní materiálov strednej ťažnosti pri strednej a nízkej 
rezné rýchlosti, stredné a vysoké 
posuvy a malé uhly čela 
.
Lístok č. 6
Rezanie kovov je zložitý proces sprevádzaný mnohými vnútornými a vonkajšími javmi. V tomto prípade prebiehajú tri stupne deformácie rezanej vrstvy: elastická, plastická a lomová.
Povaha a veľkosť deformácie závisí od fyzikálno-chemických vlastností spracovávaného materiálu, rezných podmienok, geometrie nástroja a použitých rezných kvapalín. Kovové materiály, ktoré sú polykryštalickými telesami so zrnitou štruktúrou, s rôznymi kryštálovými mriežkami, sa pôsobením nástroja rôzne plasticky deformujú; Premeny sa vyskytujú rozdielne v rezanej vrstve (triesky) a pod upravovaným povrchom Pri rezaní kovov a ich zliatin dochádza k deformácii jednotlivých kryštálov a ich následnému zničeniu pozdĺž kryštalografických rovín
Proces rezania kovu môže byť znázornený na nasledujúcom diagrame.
V počiatočnom momente, keď sa pohybujúca fréza zatlačí do kovu pôsobením sily P (obr. 7), dochádza v rezanej vrstve k elastickým deformáciám Zvýšenie deformačnej sily povedie k intrakryštalickej deformácii zŕn, sklzu rovinách, v ktorých sú menej priaznivo umiestnené.
Ďalšie zvýšenie zaťaženia spôsobí deštrukciu zŕn, ako aj ich pohyb a rotáciu voči sebe navzájom. Dochádza k zmene štruktúry a fyzikálno-mechanických vlastností tela – k tvorbe textúry, vzniku vnútorných napätí, k zvýšeniu tvrdosti, zníženiu plasticity, zníženiu tepelnej vodivosti.
V rovine zhodnej s trajektóriou hrotu frézy vznikajú tangenciálne a normálové napätia.
τmax v bode A, klesá so vzdialenosťou.
σ y na začiatku pôsobí ako ťah (+σ), ktorý za určitých podmienok môže spôsobiť „štiepenie“ kovu – pokročilú trhlinu v smere vonkajšej sily.
Z bodu A potom klesať, prejsť cez 0 a zmeniť sa na tlakové napätie (-σ).
Zvýšenie plastickej deformácie vedie k šmykovej deformácii. Rôzne fyzikálne javy sprevádzajúce deformácie narezanej vrstvy sú v nasledujúcom vzťahu:
Povaha výsledných triesok, ich zmršťovanie, zvlnenie, tvrdnutie.
Uvoľňovanie tepla pôsobiaceho na nástroj, reznú vrstvu na spracovávanom povrchu a priľahlú vrchnú vrstvu materiálu produktu.
Tvorba nahromadenia.
Tvrdnutie povrchovej vrstvy, vznik zvyškových napätí, jav pokoja (mäknutie a rekryštalizácia).
Trenie triesok o povrch čela nástroja a trenie povrchu boku nástroja o povrch rezu.
Výskyt vibrácií.
K najväčším plastickým deformáciám dochádza v zóne tvorby triesok ABC (obrázok 7). Deformačná zóna je ohraničená čiarou AB, pozdĺž ktorej dochádza k prvým šmykovým deformáciám, a čiarou AC, pozdĺž ktorej dochádza k posledným šmykovým deformáciám.
V momente, keď plastické deformácie dosiahnu svoju najväčšiu veľkosť, a napätia prevýšia sily vnútornej adhézie kovových zŕn, zrná sa voči sebe posunú a elementárny objem sa odlomí/obr. 8 Potom sa proces deformácie opakuje a triesky sú tvorené.
Pri vysokých rezných rýchlostiach sa predpokladá, že k posunom nedochádza pozdĺž AB a AC, ale pozdĺž 00 - šmykovej roviny.
Založil ruský K. A. Time, K. A. Zvorykin.
θ-uhol posunu.
Narezaná vrstva, ktorá sa zmenila na triesky, podlieha dodatočnej deformácii v dôsledku trenia triesok o prednú plochu nástroja. Zrná sú pretiahnuté pozdĺž roviny O 1 O, ktorá zviera uhol β so šmykovou rovinou OO.
Rezanie je teda proces postupnej deformácie rezanej kovovej vrstvy; elastický, plastický, lomový - závisí od vlastností materiálu. V krehkých kovoch plastická deformácia prakticky chýba.
Pre stredne tvrdé ocele θ-30° závisí β od vlastností spracovávaného materiálu a uhla rezu
Pri vložení rezného nástroja do materiálu pôsobia na jeho prednú a zadnú plochu normálové sily N 1, N 2 a trecie sily F 1, F 2 (obr. 2.). Vzhľadom na to, že klin je absolútne tuhé teleso, po sčítaní všetkých síl dostaneme celkovú výslednú silu R, čo je sila rezného odporu. Berúc do úvahy ťažkosti pri určovaní normálových síl a trecích síl, pre uľahčenie výpočtu technologických parametrov procesu rezania sa sila R rozloží v trojosovom súradnicovom systéme X-Y-Z na zložky, ktoré sa merajú dynamometrom alebo vypočítavajú pomocou empirických vzorcov. . Pri voľnom ortogonálnom rezaní sú dve takéto zložky: v smere vektora reznej rýchlosti - Pz a kolmo na reznú plochu - Py.
Obr.2. Schéma síl pôsobiacich na rezný klin.
Pre praktické účely sa zvyčajne nepoužíva samotná výsledná sila R, ale jej zložky Pz, Py, Px (obr. 3). V tomto prípade: veľkosť sily Pz určuje rezný moment, ktorý určuje: výkon stroja, parametre ozubených kolies a hriadeľov rýchlostného mechanizmu stroja, parametre zuba a tela rezného nástroja; veľkosť sily Py určuje: priehyb obrobku a jeho presnosť, parametre častí mechanizmu priečneho posuvu; veľkosť sily Px je východiskom pre výpočet parametrov častí mechanizmu pozdĺžneho posuvu stroja. Okrem toho sa zložky reznej sily využívajú pri výpočte parametrov zostavy vretena a tuhosti stroja.
Obr.3. Rozklad reznej sily R na tri zložky.
Tri špecifikované zložky reznej sily sú navzájom kolmé; preto sa veľkosť a smer výslednej sily určí ako uhlopriečka rovnobežnostena
Pomer veľkostí zložkových síl Pz, Py, Px nezostáva konštantný a závisí od geometrických parametrov pracovnej časti frézy, prvkov rezného režimu (v, t, s), opotrebovania frézy, fyzikálne a mechanické vlastnosti spracovávaného materiálu a rezné podmienky.
Pomery Py/Pz a Px/Pz sa zvyšujú so zvyšujúcim sa opotrebovaním frézy; zvýšenie posuvu zvyšuje pomer Px/Pz; zmenšenie predného uhla zvyšuje pomer Py/Pz. V niektorých prípadoch nemusí byť spracovaná jedna z dvoch zložiek (Px alebo Py). Napríklad pri rezaní tyče rezným nástrojom nevzniká sila Px; pri rezaní konca rúry frézou s φ=90º a λ=0º nie je žiadna zložka Py. Sila Pz pôsobí vo všetkých prípadoch, a preto sa často nazýva hlavná zložka reznej sily alebo jednoducho rezná sila.
Špecifická rezná sila a rezný koeficient. Na približné určenie reznej sily Pz možno použiť rovnicu
kde f je plocha prierezu rezu v mm 2; p - špecifická rezná sila (N/mm 2).
Špecifická sila p sa číselne rovná reznej sile na 1 mm 2 úseku narezanej vrstvy. Pretože veľkosť špecifickej sily závisí od prvkov rezného režimu (v, t, s), geometrických parametrov nástroja a podmienok spracovania, hodnoty p získané za rôznych podmienok nemôžu byť porovnateľné. Preto sa na výpočet hodnôt rezných síl spravidla používajú rôzne verzie empirických závislostí. Najbežnejšie používaný štandardný vzorec je:
kde i=x,y,z; C pi, x pi, y pi, k pi - referenčné koeficienty v závislosti od vlastností nástroja a spracovávaných materiálov, geometrie nástroja atď.; t - hĺbka rezu (mm); s - rýchlosť posuvu (mm/ot.).
Zariadenie na meranie rezných síl. Na experimentálne stanovenie rezných síl a štúdium vplyvu rôznych faktorov na ne sa používajú špeciálne dynamometre. Na meranie Pz, Py a Px existujú trojzložkové dynamometre; dvojzložkový na meranie Pz a Py alebo Pz a Px a jednozložkový na meranie ľubovoľnej jednej zložky reznej sily.
V závislosti od princípu činnosti sa dynamometre delia na elektrické, mechanické a hydraulické. Každý dynamometer obsahuje zariadenie na rozklad výslednej reznej sily na jej zložky, snímače na premenu nameranej sily na pohodlne pozorovateľnú hodnotu a záznamové zariadenie. Najpoužívanejšie sú elektrické dynamometre: piezoelektrické, kapacitné, indukčné a dynamometre s drôtovými odporovými snímačmi.
2.2. Deformácia a deštrukcia materiálov pri rezaní
Deformácie počas rezania sa šíria pred nástrojom: do obrobku a do triesok. Rozmery deformovanej plochy a charakter tvorby triesky závisia od vlastností spracovávaného materiálu a rezných podmienok (obr. 4). Ak sa pri obtekaní materiálu okolo klina vytvárajú súvislé triesky bez zlomov alebo veľkých trhlín, tak v tomto prípade ide o tzv. odvádzať triesky. Tento typ triesky sa najčastejšie vytvára pri rezaní húževnatých, plastových materiálov. V prípade, že pri rezaní plastových materiálov dochádza k intenzívnemu praskaniu, triesky sú úplne rozdelené na prvky, ktoré majú určitý pravidelný tvar a postupnosť tvorby, tento typ triesky sa nazýva tzv. elementárne hobliny, alebo štiepkovanie triesok.
Veľmi často sa pri rezaní plastových materiálov tvoria triesky, ktoré nemajú jasne definované znaky drenáže alebo triesok. Pri ich vzniku nedochádza k úplnému rozdeleniu na prvky a trhliny dokončujú svoj vývoj v hrúbke deformovaného materiálu bez toho, aby dosiahli jeho vonkajší povrch. Takéto čipy sa nazývajú kĺbové.
Pri rezaní krehkých materiálov (liatina, bronz, keramické materiály a pod.) dochádza k vytrhávaniu jednotlivých častíc povrchovej vrstvy obrobku reznou časťou nástroja. Pretože k plastickej deformácii prakticky nedochádza, trieskové prvky vznikajúce pri krehkom lome nemajú správny tvar. Ošetrený povrch je drsný s ryhami a trhlinami. Tento typ čipov sa nazýva hobliny zlomeniny.
Obr.4. Druhy čipov
A) odtok; b) kĺbové; c) štiepkovanie; d) zlomenina
Zmenou rezných podmienok a stavu materiálu je možné pri spracovaní získať rôzne druhy triesok. Takže napríklad pri rezaní medi s hlbokým chladením môžete získať lomové triesky a pri rezaní tvrdých a krehkých materiálov s ohrevom môžete získať triesky a dokonca odvádzať triesky. Pri rezaní niektorých moderných materiálov používaných v technológii, ako sú vysokopevnostné a žiaruvzdorné zliatiny, nekovové, polymérové a kompozitné materiály, vznikajú triesky, ktoré sa tvarom a vzhľadom výrazne líšia od tých, ktoré sú uvedené vyššie.
V mechanike procesu rezania kovov sa veľká pozornosť venuje tvorbe triesok, pretože určuje priebeh procesu rezania ako celku. Viac ako 90 % reznej sily a práce sa zvyčajne vynakladá na proces tvorby triesok; V súlade s tým sa počas tvorby triesok uvoľňuje väčšina tepla. Od tohto procesu závisí predovšetkým tepelný režim a kontaktné zaťaženie pracovných plôch nástroja, a teda intenzita a charakter ich opotrebovania. Kvalita povrchovej vrstvy a presnosť spracovania dielov priamo súvisia s procesom tvorby triesky. Dá sa povedať, že takmer všetky charakteristiky rezného procesu a jeho praktické výsledky závisia od procesu tvorby triesky. Priebeh tohto procesu je determinovaný najmä deformovaným stavom zóny tvorby triesok.
Zistilo sa, že zóna tvorby triesok má klinovitý tvar a rozmery porovnateľné s hrúbkou rezu.
V tomto prípade začína plastická deformácia rezanej vrstvy na línii, pozdĺž ktorej dochádza k prvým posunom spracovávaného materiálu. Pri prechode cez zónu tvorby triesok je spracovávaný materiál postupne podrobený dodatočným plastickým deformáciám pri pretínaní každej nasledujúcej šmykovej línie. Po dosiahnutí konečnej hranice zóny tvorby triesok obrábaný materiál dostáva najvyšší stupeň deformácie charakteristický pre už vytvorené triesky.
Koncentrácia plastickej deformácie na konečnej hranici zóny tvorby triesky umožňuje v niektorých prípadoch použiť zjednodušenú predstavu, že celý proces deformácie prebieha pozdĺž určitej konvenčnej šmykovej roviny BC, naklonenej pod uhlom φ k vektoru reznej rýchlosti. Uhol φ, nazývaný šmykový uhol, je vhodným parametrom na charakterizáciu smeru a veľkosti plastickej deformácie v zóne tvorby triesok. (Obr.1) .
Určitú úlohu v procese tvorby triesky zohráva aj namáhaný stav reznej zóny. Aj keď v dôsledku zvláštností tohto procesu neexistuje úplná zhoda medzi namáhaným a deformovaným stavom zóny tvorby triesok, napriek tomu štúdium namáhaného stavu umožňuje rozumnejší prístup k analýze vzorov tvorby triesok a vplyvu rezných podmienok pri procese tvorby triesky.
Stanovenie napätého stavu zóny tvorby triesok je komplexná úloha, ktorá bola aj pre najjednoduchší prípad rezania vyriešená len na prvé priblíženie. Dôvodom je, že existujúce analytické a experimentálne metódy neumožňujú určiť stav napätia v zóne tvorby triesok bez množstva predpokladov.
2.2.1. Metódy hodnotenia stavu reznej zóny
Existujú rôzne metódy na kvalitatívne a kvantitatívne hodnotenie stavu napätia a deformácie počas rezania.
Metóda stanovenia koeficientu zmrštenia triesky . Vonkajšie pozorovania procesu tvorby triesok ukázali, že vo väčšine prípadov rezania sa triesky skracujú, hrubnú a stávajú sa širšími ako rezaná vrstva („napučiava“, „zmršťuje sa“). Zmršťovanie triesky je vonkajším prejavom procesu deformácie v prítomnosti veľkých plastických deformácií. Uvažujú sa nasledovné geometrické vzťahy (obr. 5): koeficient skrátenia kl=Lo/L, koeficient rozšírenia kb=b1/b, koeficient zahustenia ka=a1/a. Keďže objem plasticky deformovaného materiálu sa nemení, potom a·b·Lo=a1·b1·L a s b1=b dostaneme, že Lo/L=al/a, t.j. kl=ka .
Pri rezaní rôznych materiálov a za rôznych podmienok môžu byť tieto koeficienty viac alebo menej ako jedna. Ak sú lineárne rozmery rezanej vrstvy a triesky rovnaké, pojem „koeficient zmršťovania“ stráca svoj význam, pretože k „zmršťovaniu“ nedochádza a energia vynaložená na plastickú deformáciu je pomerne veľká.
Obr.5. Schéma stanovenia hodnoty koeficientov zmršťovania triesky (koeficienty skrátenia a zahustenia)
Metóda súradnicovej siete. Táto metóda umožňuje kvalitatívne a kvantitatívne vyhodnotiť stav napätia v reznej zóne pri tvorbe drenážnych triesok a triesok. Na pozorovaný povrch dielu sa aplikujú sieťky s rôznymi tvarmi buniek. Podľa povahy skreslenia tvaru sieťových buniek je možné získať predstavu o veľkosti zóny deformovaného materiálu, kvantitatívnych charakteristikách stavu napätia a deformácie v deformačnej zóne a povrchovej vrstve časti, ako aj kontaktné zaťaženie a trenie na povrchoch rezného klina.
Metóda mikrotvrdosti. Metóda stanovenia napätosti zmenou mikrotvrdosti Hu deformovaného materiálu v kombinácii s metódou súradnicovej siete umožňuje pri znalosti hodnôt intenzít deformácie ei určiť hodnoty intenzít napätia bi v rôznych bodoch rezná zóna. K tomu je potrebné zostrojiť grafy mechanických skúšok spájajúcich ei - bi - Hu.
Polarizačno-optické metódy. Tieto metódy umožňujú experimentálne a výpočtovo určiť kontaktné napätia, ako aj rozloženie tangenciálnych a normálových napätí v reznom kline. Nástroj musí byť vyrobený z opticky aktívneho materiálu (epoxidová živica, sklo) a rezať vysokoplastické materiály (olovo, hliník). Spracovanie fotografií izoklín (čiary rovnakých normálových napätí) a izochrómov (čiary rovnakých tangenciálnych napätí) je pomerne zložité a časovo náročné.
Okrem tých, ktoré sú uvedené vyššie, sa často používajú metódy na výpočet stavu napätia a deformácie materiálu v zóne rezu, súvisiace s konštrukciou poľa sklzových čiar, použitím teórie podobnosti a elektrického modelovania.
Pri obtekaní rezného klina sa časť deformovaného materiálu pohybuje po prednej ploche a mení sa na triesky a druhá časť pod čiarou rezu sa pohybuje pozdĺž zadnej plochy a tvorí povrchovú vrstvu dielca.
2.2.2. Fyzikálne a mechanické vlastnosti povrchovej vrstvy
Tvorba povrchovej vrstvy dielca odrezaním triesok je daná komplexným stavom napätia a deformácie reznej zóny. Proces tvorby povrchovej vrstvy dielov pri rezaní materiálov je komplex zložitých fyzikálnych javov. Posudzujú sa fyzikálne a mechanické vlastnosti povrchovej vrstvy hĺbka hnc a stupeň N kalenia, veľkosť a znak zvyškových napätí, mikroštruktúra a ďalšie charakteristiky . Stupeň vytvrdnutia sa chápe ako pomer N=((Hmax-Ho)/Ho)·100 %, kde Hmax je mikrotvrdosť upraveného povrchu; Ale - mikrotvrdosť pôvodného materiálu obrobku.
Zmena stupňa plastickej deformácie rezanej vrstvy so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou spôsobuje zodpovedajúcu zmenu kalenia obrobenej plochy. Pri vyšších rezných rýchlostiach klesá hĺbka pracovného kalenia. Pri opotrebovaní nástroja sa normálové sily N 2 a trecie sily F 2 na zadnej ploche nástroja zväčšia a preto sa zväčší kalenie povrchovej vrstvy dielu. Stupeň vytvrdnutia veľmi závisí od fyzikálnych a mechanických vlastností spracovávaného materiálu. Nerezové, žiaruvzdorné ocele a iné plastové materiály majú vysoký sklon k mechanickému tvrdnutiu.
Hĺbka kalenia sa určuje postupným meraním mikrotvrdosti na šikmých rezoch alebo röntgenovou štruktúrnou analýzou. Stupeň a hĺbka kalenia závisí predovšetkým od fyzikálnych vlastností spracovávaného materiálu, rýchlosti rezu (pri vysokých rýchlostiach sa stupeň a hĺbka kalenia znižuje) a uhla rezu (čím väčší je uhol rezu, tým väčší je stupeň resp. hĺbka vytvrdnutia). Mnohé tvárne materiály (austenitické ocele, meď, žiaruvzdorné a titánové zliatiny) majú vysoký sklon k mechanickému spevneniu. Zvýšenie posuvu, opotrebovania nástroja a polomeru zaoblenia reznej hrany vedie k zväčšeniu veľkosti deformačnej zóny, zvýšeniu hĺbky a stupňa kalenia. Treba poznamenať, že pri vytváraní povrchovej vrstvy produktu paralelne prebiehajú dva konkurenčné procesy: tvrdnutie („tvrdnutie“) a zmäkčovanie („odpočinok“).
So zvyšujúcou sa rýchlosťou rezania sa zvyšuje teplota a zvyšuje sa rýchlosť mäknutia. Vysoká teplota môže viesť k rekryštalizácii a zníženému vytvrdzovaniu, čo sa pozoruje pri brúsení.
Zvyškové napätia môžu vznikať ako dôsledok elasticko-plastických deformácií, pri výraznom zahrievaní povrchovej vrstvy, ako aj pri štrukturálnych a fázových premenách. V týchto prípadoch sa atómy v povrchovej vrstve odchyľujú od stabilnej rovnovážnej polohy, ale majú tendenciu vracať sa do pôvodnej polohy – vznikajú vnútorné sily. Keď sa normálna vzdialenosť medzi atómami zväčší, objavia sa ťahové napätia a keď sa normálna vzdialenosť zníži, objavia sa tlakové napätia.
Pri pohybe nástroja po obrábanej ploche dochádza k plastickému naťahovaniu povrchových vrstiev v smere čiary rezu. Nižšie ležiace vrstvy sa elasticky deformujú a po prechode nástroja majú tendenciu vrátiť sa do pôvodného stavu, t.j. scvrknúť sa. Zvyškové tlakové napätia vznikajú v povrchovej vrstve výrobku. Tiež pod vplyvom tepla vstupujúceho do dielu sa horné vrstvy naťahujú a spodné studené vrstvy ponúkajú odpor. Objavujú sa zvyškové tlakové napätia. Niekedy (pri chladnutí) vznikajú vo vnútorných vrstvách zvyškové tlakové napätia a na povrchu sa objavujú ťahové napätia. Výsledný diagram zvyškových napätí závisí od intenzity pôsobenia mechanických a tepelných faktorov. Napríklad intenzívne zahrievanie môže znížiť tlakové napätie vyplývajúce z mechanického namáhania. Pri brúsení oceľových dielov sa povrchová vrstva zahrieva na vysoké teploty a dochádza k štrukturálnym premenám. Transformácie spojené so zvýšením objemu konštrukčných prvkov môžu spôsobiť výskyt zvyškových tlakových napätí a pri znížení objemu zvyškových napätí v ťahu.
So zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou alebo zmenšujúcim sa rezným uhlom sa zvyškové napätia znižujú a môžu meniť svoje znamenie. Zvyšujúci sa posuv, hĺbka rezu a opotrebovanie nástroja vedú k zvýšeným zvyškovým napätiam. Zvyškové napätia v tlaku zvyšujú odolnosť častí strojov proti opotrebovaniu, únavovú pevnosť a ich odolnosť proti korózii. Zvyškové napätia v ťahu vedú k zníženiu cyklickej pevnosti a vzniku trhlín na povrchu dielov. Existujú tri typy zvyškových napätí:
- Zvyškové napätia prvého druhu, vyvážené medzi veľkými objemami deformovateľného telesa. Spôsobujú deformáciu a zmeny tvaru výrobku.
- Zvyškové napätia druhého druhu, vyrovnané v objeme niekoľkých zŕn. Vedú k tvorbe trhlín.
- Zvyškové napätia tretieho druhu, vyvážené v rámci každého zrna, sú spojené so zmenami v usporiadaní atómov v kryštálovej mriežke.
Veľkosť zvyškových napätí je možné znížiť zvýšením tuhosti technologického systému, správnou voľbou rezných režimov a geometrie nástroja, ako aj použitím rezných kvapalín (chladív) a špeciálnym tepelným spracovaním výrobku.
Dôležitou charakteristikou fyzikálneho stavu povrchovej vrstvy je veľkosť a znak zvyškových napätí. Ak sú v povrchovej vrstve tlakové zvyškové napätia, medza únavy dielov sa zvyčajne zvyšuje a zvyškové ťahové napätia medzu únavy znižujú. U ocelí s vysokou tvrdosťou dosahuje zvýšenie únavovej pevnosti v dôsledku tlakových napätí 50% a jej zníženie v dôsledku namáhania v ťahu - 30%.
Zvyškové napätie pri rezaní kovov vzniká v dôsledku nerovnomernej plastickej deformácie a výrazného zahrievania povrchových vrstiev. Štúdie procesu tvorby zvyškových napätí ukázali, že ak je mechanické spracovanie materiálu sprevádzané vysokými reznými silami, potom vznikajú tlakové zvyškové napätia; pri zvýšených teplotách vznikajú v reznej zóne zvyškové ťahové napätia.
Vo výrobných podmienkach sú široko používané rôzne spôsoby umelého vytvárania zvyškových tlakových alebo ťahových napätí v povrchovej vrstve spracovávaných dielov. Navyše tieto „umelé“ napätia musia mať opačné znamienko vo vzťahu k napätiam, ktoré vznikajú počas prevádzky dielu vo výrobku. Napríklad sú valcované, aby sa zvýšilo vytvrdzovanie, a preto vytvárajú tlakové napätia na povrchoch kľukových hriadeľov pracujúcich pri ťahovom zaťažení, čo zvyšuje únavovú pevnosť hriadeľa o 30 % až 40 %.
2.3. Tepelné javy. Metódy merania teploty v zóne rezu
Pri rezaní sa takmer všetka mechanická energia vynaložená na deformáciu, deštrukciu a trenie premení na tepelnú energiu. Štúdie procesov tvorby tepla pri rezaní umožnili určiť smer a intenzitu tepelných tokov, teplotné gradienty v kontaktných oblastiach a charakteristiky teplotného poľa v zóne rezu, dielca a prostredia, ako aj získať kvalitatívny a kvantitatívne pochopenie tepelnej bilancie pri rezaní rôznych materiálov. Poznanie týchto zákonitostí má veľký význam pre racionálne navrhovanie a prevádzku rezných nástrojov, používanie účinných metód mazania a chladenia a zlepšovanie presnosti a kvality povrchu obrábaných dielov.
Rovnica tepelnej bilancie môže byť prezentovaná nasledovne (obr. 6);
Q1+Q2+Q3=q1+q2+q3+q4 (1)
kde Q1 je množstvo tepla ekvivalentné energii vynaloženej na deformáciu a deštrukciu počas tvorby triesok a tvorby povrchovej vrstvy;
Q2 je množstvo tepla ekvivalentné práci trecích síl pri kontakte predného povrchu klina a deformovaného materiálu;
Q3 je množstvo tepla ekvivalentné práci trecích síl na zadnej ploche klina pri prechode deformovaného materiálu do povrchovej vrstvy dielca;
q1 je množstvo tepla strateného v čipoch;
q2 je množstvo tepla prechádzajúceho do súčiastky;
q3 je množstvo tepla preneseného do rezného nástroja;
q4 je množstvo tepla odovzdaného do okolia.
Obr.6. Schéma distribúcie tepelného toku
Kvantitatívne vyjadrenie rovnice tepelnej bilancie závisí od fyzikálnych a chemických vlastností materiálu obrobku a nástroja, geometrických parametrov rezného nástroja, rezných podmienok a podmienok spracovania. Napríklad pri rezaní rôznych konštrukčných materiálov a zliatin ide najväčšie množstvo tepla s trieskami a počas procesu brúsenia - do dielu. Pri rezaní žiaruvzdorných a titánových zliatin, ktoré majú zlú tepelnú vodivosť a nízke koeficienty tepelnej difúzie, sa značné množstvo tepla sústreďuje v kontaktnej zóne alebo sa prenáša na rezný nástroj.
Štúdium tepelných javov pri obrábaní kovov je náročné kvôli vysokým kontaktným tlakom (nástroj-trieska) a teplotám v reznej zóne. Preto elektrické a matematické metódy používané na určenie teplôt poskytujú len relatívne predstavy o teplotných javoch počas rezania.
Najbežnejšie metódy sú tie, ktoré umožňujú merať teplotu jednotlivých sekcií reznej zóny a rezného nástroja. Patria sem: termočlánkové metódy (obr. 7) a röntgenová štrukturálna analýza, radiačno-optická metóda. Meranie teplôt v úzkych oblastiach reznej zóny pomocou termočlánkov prvýkrát navrhol Ya.G Usachev v roku 1912. V prípade použitia „umelého termočlánku“ sa v reznej časti nástroja vyvŕta otvor, do ktorého sa vloží termočlánok s izolovanými vodičmi s priemerom 0,3-0,5 mm. Spájkovacie miesto termočlánku je umiestnené čo najbližšie k vyhrievaným povrchom nástroja. Teplota sa posudzuje zmenami hodnoty termoelektromotorickej sily.
Obr.7. Termočlánkové obvody:
a - umelé; b - poloumelé; c - prirodzené.
V inej verzii termočlánku, nazývanej „poloumelý“, je jeden izolovaný vodič vyvedený na zadnú alebo prednú plochu prístroja a prinitovaný. Druhým vodičom je telo prístroja, čo značne zjednodušuje schému merania. Myšlienky Ya.G Usacheva našli ďalšie uplatnenie a rozvoj vo výskume domácich a zahraničných vedcov (vznikli návrhy zváraných, upínacích, upínacích, pohyblivých, bežiacich a iných typov termočlánkov). Takzvaný „prírodný termočlánok“ sa rozšíril. Tu sú vodiče nástroj a obrobok a spojenie termočlánku je oblasť kontaktu medzi zadným a predným povrchom rezného klina a kovom obrobku.
Problematika teoretického výpočtu teplotného poľa pri rezaní je predmetom značného vedeckého záujmu. Pojem „teplotné pole“ v zóne rezu znamená súbor rôznych teplotných hodnôt vo všetkých bodoch deformovaného objemu materiálu v danom čase.
Prvé pokusy o výpočet teplotného poľa sa zredukovali na použitie riešení klasických problémov teórie prenosu tepla v pevných látkach. Teplota rezania bola určená riešením všeobecnej rovnice vedenia tepla:
(2)
kde: a =l /(c r) - koeficient tepelnej difúznosti;
λ - súčiniteľ tepelnej vodivosti;
c - tepelná kapacita;
ρ - špecifická hmotnosť materiálu;
Na vyriešenie tejto rovnice je potrebné nastaviť určité okrajové podmienky súvisiace s charakteristikami skutočného procesu rezania. Značné ťažkosti predstavuje matematický popis podmienok prestupu tepla na hraničných plochách deformačnej zóny. Mnohí výskumníci preto zaviedli množstvo predpokladov a zjednodušení, čím výrazne znížili hodnotu riešenia problému. Finálne vzorce boli ťažkopádne, obsahovali veľké množstvo koeficientov, ktoré bolo ťažké určiť a boli nepohodlné pre praktické použitie.
Najplodnejšou metódou integrácie rovnice tepla je metóda zdroja tepla. Linearizácia rovnice (2) sa uskutočňuje spriemerovaním termofyzikálnych koeficientov v úzkom teplotnom rozsahu, vyjadrením výkonu zdrojov pomocou lineárnej funkcie teploty a za predpokladu konštantnej rýchlosti pohybu zdroja. V tomto prípade sa neberú do úvahy tepelné účinky fázových a štrukturálnych premien. Metóda zdroja tepla umožňuje jednoduchými transformáciami znázorniť teplotu poľa vo forme určitého integrálneho alebo konvergentného radu a tým kvantitatívne popísať procesy šírenia tepla pri rezaní lineárnych, rovinných a priestorových úloh. Zdroje tepla sa považujú za lokálne, koncentrované alebo distribuované, stacionárne a pohyblivé, okamžité a dlhodobé.
Šírenie tepla z pohybujúceho sa koncentrovaného zdroja sa považuje za súbor superponovaných procesov vyrovnávania tepla okamžitých elementárnych zdrojov. V tomto prípade sa súradnice bodov teplotného poľa x, y, z pohybujú spolu s pohybujúcim sa zdrojom (obr. 8).
Teplo Q privedené do bodového prvku (R = 0) neobmedzeného teplovodivého telesa v čase t = 0 sa vyrovnáva podľa exponenciálneho zákona.
(3)
kde R 2 = x 2 + y 2 + z 2 je vektor polomeru, t.j. vzdialenosť prvku poľa (bod A) od zdroja (bod B). Rovnica (3) je hlavným riešením metódy zdroja.
Obrázok 9 ukazuje teplotné polia získané rôznymi výskumníkmi experimentálne (žiarovo-optická metóda) a vypočítané pomocou zdrojovej metódy počas voľného rezania (sústruženia) ocele za rovnakých podmienok. Charakter rozloženia teplôt v zóne rezu je v dobrej zhode s modernými predstavami o deformačnom poli a najvyššie teploty sa vyskytujú v oblasti maximálnych deformácií a na kontaktných plochách.
2.4. Fyzikálne javy v kontaktnej zóne nástroja a opracovávaného materiálu
Fyzikálne a chemické procesy na povrchoch kontaktujúcich telies sú veľmi rôznorodé a zložité. Na čelnej ploche nástroja sa tvoria nánosy a nánosy, ktoré menia charakter tvorby triesky, zhoršujú kvalitu obrobeného povrchu a ničia reznú hranu. V kontaktnej oblasti dochádza k viacerým povrchovým javom: adhézia, korózia, disperzia, tvrdnutie a mäknutie povrchových vrstiev, difúzia, adhézia, erózia, oxidácia a iné fyzikálno-chemické javy. Aj takýto zbežný výpis zdôrazňuje vysokú náročnosť trecích procesov pri rezaní kovu rezným nástrojom.
Trenie pri rezaní má svoje špecifické vlastnosti, ktoré sa scvrkávajú hlavne na nasledovné:
vznikajú rôzne druhy trenia (medzné a tekuté trenie je zriedkavé);
osobitnú úlohu zohráva čisté trenie, ktoré vedie k intenzívnemu zničeniu rezného klina;
vzájomný kontakt trecích plôch obrobku a rezného nástroja nastáva len raz a je zložitý; Fyzikálny mikro- a submikroreliéf navyše nemá nič spoločné s technologickým mikroreliéfom opracovávaného povrchu, ktorý vzniká pri rôznych druhoch spracovania (sústruženie, vŕtanie, frézovanie atď.);
k treniu dochádza pri veľmi vysokých tlakoch, vysokých teplotách, dosahovaní teplôt topenia a významných skutočných kontaktných plôch;
komplexné rozloženie normálového a tangenciálneho zaťaženia pozdĺž styčných plôch nástroja (obr. 10).
veľké premenlivé hodnoty koeficientu trenia (m ³ 1), vysvetlené intenzívnou adhéziou a difúziou. Hodnota priemerného koeficientu trenia závisí predovšetkým od reznej rýchlosti (rýchlosti nakladania), hrúbky rezu a veľkosti uhla čela rezného klina;
komplexné vzájomné ovplyvňovanie vibrácií a typu trenia;
režim silného trenia, čo vedie k vzniku nahromadenia a intenzívnej deštrukcii povrchových vrstiev rezného klina.
Obr. 10. Schéma rozloženia kontaktných zaťažení na prednú a zadnú plochu nástroja s N – normálne zaťaženia;
t pp – tangenciálne zaťaženia na čelnej ploche;
t зп – tangenciálne zaťaženie na zadnej ploche;
lpl – dĺžka plastového kontaktu;
l ovládanie – dĺžka pružného kontaktu;
C je bod, v ktorom t = 0.
2.4.1. Postaviť
Za určitých podmienok rezania sa na povrchu čeľuste nástroja objaví vrstvený kovový útvar nazývaný nástavec. Existuje mnoho rôznych hypotéz o príčinách výrastkov, čo naznačuje malé znalosti o povahe výrastkov. Tvorba nahromadených hrán úzko súvisí s podmienkami trenia, vysokými kontaktnými teplotami a tlakmi. Za najpravdepodobnejšiu príčinu tvorby nánosov možno považovať výskyt asymetrickej klinovitej stagnačnej zóny kaleného materiálu pred rezným klinom, ako aj brzdenie (uchytávanie) tenkých kontaktných vrstiev triesok na drsnej čelnej ploche. nástroja (obr. 11) v dôsledku prítomnosti čistého trenia, vysokých koeficientov trenia a značnej skutočnej kontaktnej plochy.
Rast má špeciálne vlastnosti:
a) má heterogénnu vrstvenú štruktúru, ktorá sa výrazne líši od štruktúry spracovávaného materiálu a materiálu rezného nástroja;
b) nános má vysokú tvrdosť a významnú viskozitu. Avšak vysoké trecie (rezné) sily a vysoká teplota v kontaktnej zóne vedú k periodickej tvorbe nánosov.
Obr. Schéma tvorby nánosov a vplyv nánosov na veľkosť súčiastky: L n - dĺžka návaru; h n - výška rastu; b n a d n - uhly ostrenia a rezania v prítomnosti nánosov; b a d sú uhly ostrenia a rezné uhly nástroja; D a D n - zodpovedajúce priemery dielu
Frekvencia porúch nahromadenia sa zvyšuje (až niekoľko stokrát za minútu) so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou, zmenšujúcim sa uhlom čela a zvyšovaním hrúbky rezanej vrstvy.
Tvorba nahromadených hrán závisí od fyzikálnych a mechanických vlastností spracovávaných materiálov a materiálov rezných nástrojov. Nárast sa môže objaviť pri rezaní rôznych materiálov karbidovými, vysokorýchlostnými, minerálno-keramickými a diamantovými nástrojmi (aj pri spracovaní liatiny, titánu, žiaruvzdorných a iných zliatin). Najväčší rozmer dosahuje návar pri rezaní tvárnych kovov s tvorbou drenážnych triesok a nástrojmi vyrobenými z uhlíkových a rýchlorezných ocelí.
Nárast vzniká hlavne vtedy, keď je teplota nástroja vyššia ako teplota triesky a kontaktné vrstvy triesky sú tvrdšie ako jej vnútorné vrstvy. V tomto prípade je trecia sila na kontaktnej ploche väčšia ako adhézne sily častíc v trieskach a rýchlosť ich pohybu sa zvyšuje, keď sa vzďaľujú od kontaktnej plochy a dosahujú rýchlosť triesok.
So zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou sa veľkosť vybudovanej hrany najskôr zväčšuje a potom zmenšuje. Okrem toho sa najprv zmenšuje dĺžka a pri vyšších rýchlostiach sa znižuje výška nahromadenia. S rastúcim uhlom čela sa veľkosť nahromadenia (hlavne výška) zmenšuje.
Nános má vysokú tvrdosť a výraznú viskozitu. Tvrdosť vybudovanej hrany je 2-3 krát vyššia ako tvrdosť pôvodného materiálu a prudko klesá so zvyšujúcou sa teplotou rezu. Vysvetľuje sa to tým, že pri zvyšovaní teploty rezania dochádza k rekryštalizácii nánosového materiálu, kontaktné vrstvy triesok strácajú svoju tvrdosť, vyrovnáva sa gradient tvrdosti nánosových vrstiev a tvrdosť nánosov. hore monotónne klesá. V dôsledku toho sa rast veľkosti zastaví a odlomí sa.
Periodické poruchy návaru úzko súvisia s rekryštalizáciou a fázovými premenami, pri ktorých dochádza k poklesu tvrdosti a pevnosti (mäknutiu) návarového materiálu. Nános stráca reznú schopnosť, je rozdrvený a odnášaný trieskami alebo vtlačený do ošetrovaného povrchu. Frekvencia porúch nahromadenia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou, rýchlosťou posuvu a klesajúcim uhlom čela.
Prítomnosť kaliaceho skosenia na prednej ploche nástroja s uhlom čela rovným nule alebo zápornému robí nános stabilnejší.
Zmena hodnoty koeficientu zmršťovania triesky a reznej sily so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou je zložitá. Pri nízkych rezných rýchlostiach dochádza k intenzívnemu nánosu, ktorý znižuje rezný uhol a tým aj rezný odpor. Pri zvyšovaní otáčok sa vylamovaná hrana odlamuje a uhol rezu nadobúda svoju pôvodnú hodnotu. Zvyšuje sa rezný odpor. Pri rýchlostiach V = 60-100 m/min. netvorí sa žiaden výrastok.
Fenomén tvorby nahromadených hrán má veľký význam v praxi rezania (obr. 12):
1) nános mení uhol rezu, a preto mení rezný odpor a podmienky trenia;
2) nános zhoršuje drsnosť ošetrovaného povrchu;
3) nános chráni zadný povrch nástroja pred zničením a mení rozmery dielu;
4) periodické poruchy nahromadenia vedú k vibráciám, ktoré zhoršujú kvalitu spracovania;
5) nahromadenie nie je prijateľné počas dokončovania;
6) pri rezaní rôznych materiálov karbidovými, vysokorýchlostnými, minerálno-keramickými a diamantovými nástrojmi sa môžu vytvárať nánosy. Ale nános dosahuje najväčšiu veľkosť pri rezaní tvárnych kovov.
Riadenie procesu návaru je zabezpečené správnou voľbou rezných režimov, geometriou nástroja, používaním mazív a chladiacich prostriedkov atď.
Obr. 12. Vplyv návarovej výšky na hodnotu drsnosti Rz, rezný uhol dn, reznú silu Pz a koeficient trenia m pri rezaní ocele 40X pri rôznych rezných rýchlostiach V
Práca frézy. Rezanie kovov sa vykonáva nástrojmi, ktoré majú spravidla klinový tvar. To sa vysvetľuje schopnosťou klinu vytvárať zosilnenie sily potrebnej na preniknutie nástroja do spracovávaného materiálu. Okrem toho sa tento zisk zvyšuje, keď sa klinový uhol ostrenia β znižuje (obrázok 5, a).
5. Schémy pôsobenia klinu (a) a frézy (b) Obr.
Rezná hrana ostrejšieho klina je však menej odolná. Berúc toto do úvahy, na spracovanie tvrdších materiálov je potrebné použiť klin s mierne väčším uhlom I a pre relatívne mäkké materiály - klin s menším uhlom ostrenia.
Pri rezaní musíte prekonávať nielen adhézne sily kovových častíc, ale aj sily vonkajšieho trenia, ktoré vznikajú v miestach styku klinu so spracovávaným materiálom. Trecie sily je možné znížiť umiestnením jednej z plôch frézy pod určitým uhlom a k obrábanej ploche dielu (obr. 5, b), čo sa berie do úvahy pri vytváraní jej geometrického tvaru.
Práca frézy počas rezania môže byť znázornená ako nasledujúci proces. Rezačka, ktorá preniká do spracovávaného materiálu, stláča rezanú vrstvu. V tomto prípade sa deformuje malá časť tejto vrstvy, ktorá je najbližšie k rezáku. Pri stláčaní sa častice deformovanej oblasti relatívne posúvajú, až vonkajšia sila P prevýši sily ich adhézie a trieskový prvok sa odlomí, po čom sa podobný proces opakuje.
Tvorba kovových hoblín teda môže byť reprezentovaná ako proces postupného štiepania jeho prvkov.
Druhy čipov. V závislosti od rezných podmienok môžu kovové hobliny nadobudnúť rôzne typy: odvodňovanie, sekanie, lámanie (obr. 6).
Obrázok 6. Typy čipov
a - odtok; b - štiepkovanie; c – zlomenina
Odtokové triesky vznikajú pri rezaní relatívne mäkkých tvárnych kovov vysokou rýchlosťou. Prvky takýchto čipov sa nemajú čas úplne oddeliť a vypadnúť vo forme rovnej alebo špirálovito stočenej stuhy s hladkou konvexnou stranou a mierne stupňovitou konkávnou stranou.
Pri rezaní tvrdých tvárnych kovov pri nízkej rýchlosti majú trieskové prvky čas takmer úplne sa oddeliť, ale sú navzájom celkom pevne spojené. Čipy sa ohýbajú a rozpadajú sa na časti krátkej dĺžky. Takéto triesky sa nazývajú trieskové triesky; ich konkávna strana má stupňovitý tvar s jasne rozlíšiteľnými hranicami prvkov. Niekedy sú štiepiace triesky oddelené prvkami. V tomto prípade sa nazýva elementárny.
Pri rezaní krehkých kovov (liatina, tvrdý bronz) odchádzajú triesky vo forme prvkov ľubovoľného tvaru, ktoré nie sú navzájom spojené. Takéto úlomky sa nazývajú lomové úlomky.
Fyzikálne javy pri rezaní. Rezanie kovov je zložitý fyzikálny proces sprevádzaný uvoľňovaním tepla, vznikom síl rezného odporu a vonkajším trením.
Teplo sa uvoľňuje v dôsledku premeny mechanickej práce vynaloženej pri rezaní na tepelnú energiu. Značnú časť tepla odvádzajú triesky, časť absorbuje obrobok a fréza. V zóne rezu však vznikajú vysoké teploty, ktoré spolu s trením prispievajú k opotrebovaniu frézy. Spracovaný materiál navyše odoláva rezaniu, ohýbaniu frézy, obrobku a častí stroja, čo má za následok zlú presnosť spracovania.
Preto, aby sa vytvorili priaznivé pracovné podmienky, musí sústružník dobre poznať zákonitosti fyzikálnych javov pri rezaní a snažiť sa oslabiť ich negatívne účinky. Tieto otázky sú podrobne rozobraté v kapitole XV.
Kontrolné otázky:
Ako sa tvar reznej časti frézy líši od jednoduchého klinu?
Čo je podstatou procesu rezania?
Pomenujte druhy štiepok a vysvetlite, za akých podmienok vznikajú.
Uveďte fyzikálne javy sprevádzajúce proces rezania a ich vplyv na rezač a kvalitu spracovania.
Sústružnícke frézy
Typy rezákov. Najčastejšie používané tyčové frézy v sústružníckych operáciách (viď obr. 9) pozostávajú z hlavy, ktorá sa priamo podieľa na rezaní, a tyče obdĺžnikového prierezu, pomocou ktorej je fréza zaistená v držiaku nosného nástroja. Podľa tvaru hlavy sa takéto rezáky delia na rovné, ohnuté a vtiahnuté (obr. 7); v smere podávania - vpravo a vľavo (obr. 8) - na priechod, ryhovanie, rezanie atď.
Prvky frézy. Fréza má prednú a zadnú plochu, rezné hrany a vrcholy (obr. 9). Triesky prúdia pozdĺž prednej plochy, zatiaľ čo zadné plochy smerujú k obrobku.
Keď sa predná a zadná plocha pretínajú, vytvárajú sa rezné hrany, ktoré sú v závislosti od stupňa účasti na procese rezania hlavné a pomocné. Rezná hrana, ktorá vykonáva hlavnú reznú prácu, sa nazýva hlavná hrana. Zvyšné hrany, ktoré čistia povrchy dielu, sa nazývajú pomocné.
Frézy majú zvyčajne len jednu čelnú plochu a jednu hlavnú reznú hranu. Podľa rezných hrán sa určujú názvy zadných plôch: tá tvoriaca hlavnú reznú hranu sa nazýva hlavná a tvoriace pomocné rezné hrany sa nazývajú pomocné.
Obr. 9. Prútová fréza:
I-hlava; II- tyč;
1-vrchol; 2- pomocná rezná hrana; 3-predná plocha;
4 hlavná rezná hrana; 5-hlavná zadná plocha; 6-pomocná zadná plocha
Vrchol je priesečníkom rezných hrán. Ostrý vrch je krehký, preto je zaoblený s určitým polomerom r.
Vzdialenosť h od hrotu k základni frézy (oporná plocha) sa nazýva výška frézy.
Rezanie materiálov. Na výrobu fréz sa používajú špeciálne nástrojové materiály s vysokými reznými vlastnosťami. Patria sem rýchlorezné ocele a tvrdé zliatiny.
Rýchlorezné ocele sú po tepelnom spracovaní schopné zachovať rezné vlastnosti pri teplotách do 600 °C. Z nich sa najčastejšie používa oceľ triedy R6M5, v ktorej čísla označujú priemerné percento legujúcej zložky (za písmenom P - volfrám, za M - molybdén).
Tvrdé zliatiny vo forme malých plátov sú spájkované alebo mechanicky pripevnené k rezným tyčiam, odolávajú teplotám ohrevu až do 1000°C, majú vysokú tvrdosť, nevyžadujú tepelné spracovanie a umožňujú rezné rýchlosti 4-5 krát vyššie ako rýchlorezné ocele. Spolu s tým majú tvrdé zliatiny zvýšenú krehkosť a sú náchylné na praskanie pri náhlych zmenách teploty, čo by sa malo brať do úvahy pri ich prevádzke.
Najčastejšie sa pri spracovaní liatiny a neželezných kovov používajú zliatiny volfrámu značky VK8 a pri spracovaní ocelí zliatiny titánu a volfrámu T15K6. Ich zloženie (okrem karbidu volfrámu) je označené písmenami a číslami, napr.: Zliatina T15K6 pozostáva z 15% karbidu titánu, 6% kobaltu (spojiva) a 79% karbidu volfrámu.
Kontrolné otázky:
Uveďte typy tyčových fréz.
Z akých prvkov pozostáva hlava sústružníckeho frézy? Uveďte ich definíciu.
Uveďte vlastnosti a značky materiálov nástrojov,
Načítava...
