Форма обратной связи

Поскольку при резании происходит отделение металла, можно было ожидать, что этот процесс включает разрушение с образованием и развитием трещин. Первоначально такое представление о процессе резания было общепринятым, однако позднее были высказаны сомнения в наличии трещины впереди режущего инструмента.

Мэллок и Рюликс одни из первых освоили микрофотографирование зоны стружкообразования и наблюдали трещины впереди резца, Кик же на основании аналогичных исследований пришел к противоположным выводам. С помощью более совершенной техники микросъемки было показано, что резание металлов основано на процессе пластического течения. Как правило, в обычных условиях опережающая трещина не образуется, она может возникнуть лишь при определенных условиях.

В практике обработки металлов резание обычно осуществляется двумя или более режущими кромками, наклоненными под различными углами к направлению вектора скорости резания. Тем не менее основной механизм процесса может быть изучен на модели с одной режущей кромкой.

Простейшей схемой резания является прямоугольное (ортогональное) резание, когда режущая кромка располагается перпендикулярно вектору скорости относительно перемещения инструмента и заготовки. Если режущая кромка наклонена к вектору скорости под углом не равным 90°, процесс называется косоугольным резанием. Природа стружкообразования для рассмотренных случаев приблизительно одинакова.

Можно различать три основных вида стружкообразования:

а) прерывистое, включающее периодическое отделение элементов стружки в виде небольших сегментов;

б) непрерывное стружкообразование;

в) непрерывное с образованием нароста на инструменте.

Нарост образуется на передней поверхности из заторможенных упрочненных слоев обрабатываемого металла.
Процесс стружкообразования, особенно непрерывный, является процессом пластического сдвига.

В работах Пийспанена, Эрнста и Мерчанта представлена модель зоны деформации металла при резании. В соответствии с этой моделью предполагается, что стружкообразование происходит в результате простого сдвига по плоскости, проходящей от вершины резца к некоторой точке, лежащей на свободной поверхности обрабатываемой заготовки. По обе стороны от этой плоскости пластическая деформация отсутствует. Палмер и Оксли, Окушима и Хитоми предложили модель зоны деформации. Тщательное изучение зоны стружкообразования с помощью кино- и фото-съемки показало, что деформирование металла при резании в зависимости от условий приближается к той или иной рассмотренной выше модели.

При резании с низкой скоростью, особенно при обработке металла в отожженном состоянии, более реалистичной является модель с развитой зоной деформации.

При обработке с высокими скоростями резания становится приемлемой модель деформации по плоскости сдвига.

Зависимость размеров зоны пластического течения от условий резания можно проиллюстрировать на примере резания воска. При резании воска с малым или отрицательным передним углом пластическая зона весьма узкая с четкой границей между заготовкой и стружкой. При очень большом переднем угле наблюдается развитая зона пластического сдвига с постепенным переходом от заготовки к стружке. Сказанное подтверждается характером искажений прямоугольной сетки, нанесенной на боковой поверхности заготовки.

Прерывистое стружкообразование сопровождается периодическими процессами отделения элементов стружки. Зона пластического сдвига при этом может сужаться, и сдвиг будет происходить практически по плоскости. На образование прерывистой стружки оказывают влияние свойства обрабатываемого материала, режимы резания, геометрия инструмента.

Переход от одного типа стружкообразования к другому происходит постепенно, и иногда элементы стружки могут быть отделены друг от друга не полностью (стружка суставчатая). При действии высоких удельных нагрузок на передней поверхности режущего инструмента происходит торможение прирезцовых слоев металла и образование нароста. Периодически нарост разрушается, и его частицы могут привариваться к стружке и обработанной поверхности. Этот процесс повторяется с частотой несколько циклов в секунду.