Kesme işlemi ve buna eşlik eden fenomenler. Kesme işlemine eşlik eden fiziksel olaylar Kesme işlemine eşlik eden fiziksel olaylar

Frezelemede kesme işlemi tornalamaya göre daha zordur. Tornalama sırasında kesici iş parçası ile sürekli temas halindedir ve sabit kesitli talaşları keser. Tüm frezeleme türlerinde, iş parçasından aralıklı olarak değişken kalınlıkta talaşlar kesilir.

Ek olarak, frezeleme sırasında kesicinin her dişi işlenen iş parçası ile temas eder ve kesicinin her dönüşü ile temastan çıkar. Dişin işlenmekte olan iş parçası ile temasa girmesine bir darbe eşlik eder.

Bu nedenle kesicinin çalışma koşulları, tornalama sırasında kesicinin çalışma koşullarına göre çok daha zordur. Bu nedenle, her bir özel durumda en uygun koşullar altında en yüksek verimlilikle işleme yapmak için öğütme işlemlerinin temel yasalarını bilmek önemlidir.

Yukarıda bahsedildiği gibi, frezeleme sırasında metal kesme işlemi, tornalama sırasında kesme işleminden temel olarak farklı değildir. Kesme işlemine eşlik eden bazı fenomenler üzerinde duralım.

Talaş şeklinde kesilen metal tabaka bilindiği üzere işleme şartlarına bağlı olarak farklı bir görünüme sahip olabilmektedir. Prof sınıflandırmasına göre. IA Zaman yongaları şu tiplerde olabilir: boşaltma, ufalanma ve kırılma.

Metalleri keserken birikme... Sünek metalleri keserken, bazı durumlarda aletin ön yüzeyinde birikme oluşur. Bu, kesicinin ön yüzeyine yapıştırılmış (kaynaklanmış) büyük sertlikte bir kama şeklinde çok deforme olmuş bir iş malzemesi parçasıdır (Şekil 182). Bu metal parçası sürekli olarak talaşlarla birlikte çıkar ve tekrar oluşur. Esasen takımın kesici kenarıdır ve kesici kenarı aşınmaya karşı korur. Ancak takımın ön yüzeyinde birikme oluşursa işlenen yüzeyin kalitesi bozulur. Bu nedenle, metalleri bitirirken ve dişleri keserken birikme zararlı bir olgudur. Bunu ortadan kaldırmak için, aletin ön yüzeyi dikkatlice ayarlanmalı veya kesme hızı değiştirilmelidir (daha sık olarak 30 m / dak ve daha yüksek bir seviyeye yükselme yönünde) ve ayrıca yağlama ve soğutma sıvıları kullanılmalıdır. işleme koşulları.

Pirinç. 182. Metalleri keserken birikme

talaş büzülmesi... Metalleri keserken, talaşlar deforme olur ve kesildikleri bölümden daha kısadır (Şek. 183).

Pirinç. 183. Talaşların büzülmesi

Bu talaş kısalması olgusuna boyuna talaş büzülmesi denir.

Deformasyon sırasında metalin hacmi pratik olarak değişmez. Bu nedenle, talaş uzunluğunun kısaltılmasına, talaşın kesit alanında bir artış eşlik etmelidir. Enine kesit alanındaki artışa enine talaş büzülmesi denir.

Talaşların deformasyonu kıvrılmaya neden olur. Kesici aletlerin olukları (matkaplar, broşlar, kesiciler vb.), kıvrılmış talaşların serbestçe yerleştirilmesi olasılığını sağlamalıdır.

Metalleri keserken termal olaylar... Metalleri kesme sürecinde iş parçası, kesici takım ve talaşlar ısınır. Kesme hızındaki artışla, özellikle ince talaşları kaldırırken kesme bölgesindeki sıcaklık 60 ° 'ye çıkar.

Kesme hızının daha da artmasıyla, bazı durumlarda parlak kırmızı bir sıcaklığa (900 ° C) kadar ısıtılan talaşların çıktığını gözlemleyebilirsiniz.

Aynı zamanda, çelik parçanın işlenmiş yüzeyinde tüm kararma renklerinin tonları fark edilebilir, bu da parçanın en ince yüzey tabakasının aletin arka yüzeyi ile temas ettiği andaki yüksek sıcaklığını gösterir. Kesme işleminde harcanan mekanik enerjinin ısı enerjisine dönüştürülmesi sonucunda kesme bölgesinde sıcaklık artışı meydana gelir. Ya. G. Usachev bile talaşların kesme sırasında üretilen toplam ısının %60 ila %86'sını, kesici takımın - toplam ısının %10 ila %40'ını ve işlenen iş parçasını - %3 ila %10'unu içerdiğini buldu. Isının hem talaşlarda hem de takımda eşit olmayan bir şekilde dağıldığına dikkat edilmelidir. Kesici takımda, sürekli çalışması ile birkaç dakikalık çalışma içinde sabit bir termal rejim kurulur. Pratikte iş parçasındaki sıcaklık eşitlemesi işlendikten sonra sona erer. Kesme bölgesinde üretilen ısı, tüm kesme işlemi ve ilgili olaylar (birikme, takım aşınması vb.) üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, metal kesme teorisinde, metal kesme sırasında termal olaylara çok dikkat edilir.

Yüzey pürüzlülüğü... İşgücü verimliliğinde sürekli bir artışla birlikte üretilen ürünlerin kalitesini iyileştirme sorunu, makine mühendisliğinde en önemlisidir.

Bitmiş parçanın kalitesini değerlendirirken, aşağıdaki ana göstergeler dikkate alınır: boyutsal doğruluk, geometrik doğruluk ve yüzey pürüzlülüğü.

İşlenen yüzeyin pürüzlülüğü şu faktörlere bağlıdır: takımın geometrik parametrelerinin (bileme açılarının) doğru seçimi ve hepsinden önemlisi, talaş açısı, giriş açıları, doğru ilerleme seçimi, kesme hızı ve ayrıca uygun yağlama ve soğutma sıvılarının kullanılması.

Yüksek sınıf bir yüzey pürüzlülüğü elde etmek için, aletin ön ve arka yüzeylerinin de dikkatli bir şekilde bitirilmesi gerekir (elmas veya aşındırıcı ince taneli yeşil silisyum karbür tekerleklerle işleme).

Metalleri keserken titreşim... Metalleri kesme işleminde belirli koşullar altında titreşimler (titreşimler) meydana gelir. Birçok durumda titreşimlerin ortaya çıkması, kesme koşullarının ve işçilik verimliliğinin artması olasılığını sınırlayan ana nedendir. Metalleri keserken oluşan titreşimler takım ömrü üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir. Zayıf titreşimler bile yüksek sınıf yüzey pürüzlülüğünün elde edilmesini engeller. Diğer her şey eşit olduğunda, dökme demir işlenirken meydana gelen titreşim olasılığı, çelik işlenirken olduğundan önemli ölçüde daha azdır.

Küçük boşluklu ve büyük eğim açılarına sahip takımlar kullanılarak ve titreşim yoğunluğunu azaltmak için uygun kesme hızları ve soğutma koşulları seçilerek titreşimler ortadan kaldırılabilir veya azaltılabilir. Titreşimleri ortadan kaldırmak veya azaltmak için özel cihazlar kullanılır - titreşim damperleri.

Malzemeye bir kesici takım sokulduğunda, N 1, N 2 normal kuvvetleri ve F 1, F 2 sürtünme kuvvetleri ön ve arka yüzeylerine etki eder (Şekil 2). Kamayı kesinlikle rijit bir cisim olarak kabul edersek, tüm kuvvetleri topladıktan sonra, kesme direnci kuvveti olan toplam bileşke kuvveti R'yi elde etmek mümkündür. Normal kuvvetleri ve sürtünme kuvvetlerini belirlemenin karmaşıklığı göz önüne alındığında, kesme işleminin teknolojik parametrelerini hesaplamanın kolaylığı için, R kuvveti, X-Y-Z üç eksenli koordinat sisteminde, bir dinamometre ile ölçülen veya ampirik formüller kullanılarak hesaplanan bileşenlere ayrıştırılır. Serbest ortogonal kesimde, bu tür iki bileşen vardır: kesme hızı vektörü yönünde - Pz ve kesme yüzeyine dik - Py.

incir. 2. Kesme kamasına etki eden kuvvetlerin diyagramı.

Pratik amaçlar için, genellikle sonuç kuvveti R'nin kendisi değil, bileşenleri Рz, Рy, Рx kullanılır (Şekil 3). Bu durumda: Pz kuvvetinin büyüklüğü, aşağıdakileri belirleyen kesme torkunu belirler: makinenin gücü, makine hız mekanizmasının dişli ve millerinin parametreleri, dişin parametreleri ve kesici takımın gövdesi; Рy kuvvetinin değeri şunlara bağlıdır: iş parçasının sapması ve doğruluğu, enine besleme mekanizmasının parçalarının parametreleri; Px kuvvetinin değeri, takım tezgahı uzunlamasına besleme mekanizması parçalarının parametrelerinin hesaplanması için başlangıç ​​değeridir. Ek olarak, iş mili biriminin parametreleri ve makinenin rijitliği hesaplanırken kesme kuvvetinin bileşenleri kullanılır.

Şek. 3. R kesme kuvvetinin üç bileşene ayrıştırılması.

Kesme kuvvetinin bu üç bileşeni karşılıklı olarak diktir; bu nedenle, bileşke kuvvetin büyüklüğü ve yönü paralel borunun köşegeni olarak belirlenir.

Pz, Py, Px kuvvetlerinin bileşenlerinin değerlerinin oranı sabit kalmaz ve kesicinin çalışma parçasının geometrik parametrelerine, kesme modunun elemanlarına (v, t, s), aşınmaya bağlıdır. kesici, işlenen malzemenin fiziksel ve mekanik özellikleri ve kesme koşulları.

Py / Pz ve Px / Pz oranları artan takım aşınması ile artar; ilerlemedeki bir artış Px / Pz oranını artırır; giriş açısındaki azalma Py/Pz oranını arttırır. Bazı durumlarda, iki bileşenden biri (Px veya Py) işlenemeyebilir. Örneğin, bir kesme aletiyle bir çubuğu keserken, Px kuvveti yoktur; borunun ucunu φ = 90º ve λ = 0º olan bir kesici ile keserken, Py bileşeni yoktur. Pz kuvveti her durumda etkilidir ve bu nedenle genellikle kesme kuvvetinin ana bileşeni veya basitçe kesme kuvveti olarak adlandırılır.

Spesifik kesme kuvveti ve kesme katsayısı. Pz kesme kuvvetinin yaklaşık olarak belirlenmesi için denklem kullanılabilir

f, mm 2 cinsinden kesimin kesit alanıdır; p - spesifik kesme kuvveti (N / mm 2).

Spesifik kuvvet p, kesilen tabaka bölümünün 1 mm2'sine atıfta bulunulan kesme kuvvetine sayısal olarak eşittir. Spesifik kuvvetin büyüklüğü kesme modunun (v, t, s) elemanlarına, takımın geometrik parametrelerine ve işleme koşullarına bağlı olduğundan, farklı koşullar altında elde edilen p değerleri karşılaştırılamaz. Bu nedenle, kesme kuvvetlerinin değerlerini hesaplamak için kural olarak, çeşitli ampirik bağımlılık varyantları kullanılır. En sık kullanılan tipik formül:

burada i = x, y, z; C pi, x pi, y pi, k pi - takımın ve işlenmiş malzemelerin özelliklerine, takım geometrisine vb. bağlı olarak referans katsayıları; t - kesme derinliği (mm); s - ilerleme hızı (mm / dev).

Kesme kuvvetlerini ölçmek için donatım. Kesme kuvvetlerini deneysel olarak belirlemek ve çeşitli faktörlerin bunlar üzerindeki etkisini incelemek için özel dinamometreler kullanılır. Pz, Py ve Px'yi ölçmek için üç bileşenli dinamometreler vardır; Pz ve Py veya Pz ve Px ölçmek için iki bileşenli ve kesme kuvvetinin herhangi bir bileşenini ölçmek için tek bileşenli.

Dinamometreler çalışma prensibine göre elektriksel, mekanik ve hidrolik olarak ikiye ayrılır. Her dinamometre, elde edilen kesme kuvvetini bileşenlere ayrıştırmak için bir cihaz, ölçülen kuvveti uygun şekilde gözlemlenen bir değere dönüştürmek için sensörler ve bir kayıt cihazı içerir. En yaygın kullanılanları elektrikli dinamometrelerdir: piezoelektrik, kapasitif, indüksiyon ve tel direnç sensörlü dinamometreler.

2.2. Kesim sırasında malzemelerin deformasyonu ve tahribatı

Kesme deformasyonları takımın önüne yayılır: iş parçasına ve talaşlara. Deforme olmuş alanın boyutu ve talaş oluşumunun doğası, işlenen malzemenin özelliklerine ve kesme koşullarına bağlıdır (Şekil 4). Malzeme kamanın etrafından akarken, kırılma ve büyük çatlaklar olmadan sürekli talaşlar oluşuyorsa, bu durumda buna denir. drenaj talaşı... Bu tip talaş, çoğunlukla sert, sünek malzemeleri keserken oluşur. Plastik malzemeleri keserken yoğun çatlama meydana geldiğinde, talaşların belirli bir düzenli şekle ve oluşum sırasına sahip elemanlara tamamen ayrılması durumunda, bu tür talaşlar denir. temel talaş, veya talaş kırma.

Çok sık olarak, plastik malzemeleri keserken, açık drenaj veya talaş talaşı belirtileri olmayan talaşlar oluşur. Oluştuklarında, elemanlara tam bir ayrılma yoktur ve çatlaklar, dış yüzeyinden ayrılmadan deforme olmuş malzemenin kalınlığında gelişimini tamamlar. Bu tür talaşlara denir eklem.

Kırılgan malzemeleri (dökme demir, bronz, seramik malzemeler vb.) keserken, iş parçasının yüzey tabakasının tek tek parçacıkları aletin kesme kısmı tarafından çekilir. Pratikte plastik deformasyon olmadığı için, gevrek kırılma sürecinde oluşan talaşların elemanları doğru şekle sahip değildir. Bitmiş yüzey çentikler ve yırtıklarla pürüzlüdür. Bu tür talaş denir kırılma talaşı.

4. Talaş çeşitleri

A) tahliye; b) eklem; c) ufalama; d) kırma

Kesme koşullarını ve malzemenin durumunu değiştirerek, işlerken farklı türlerde talaşlar elde edebilirsiniz. Bu nedenle, örneğin, derin soğutma ile bakırı keserken, kırılmış talaşlar ve sert ve kırılgan malzemeleri ısıtarak keserken, talaş talaşları ve hatta tahliye olabilir. Teknolojide kullanılan bazı modern malzemeleri keserken, örneğin: yüksek mukavemetli ve refrakter alaşımlar, metalik olmayan, polimer ve kompozit malzemeler, şekil ve görünümleri yukarıda listelenenlerden önemli ölçüde farklı olan talaşlar oluşur.

Metal kesme işleminin mekaniğinde, bir bütün olarak kesme işleminin seyrini belirlediği için talaş oluşumuna çok dikkat edilir. Talaş oluşturma işleminin uygulanması genellikle kesme kuvvetinin ve işin %90'ından fazlasını gerektirir; buna göre, ısının çoğu talaş oluşumu sırasında açığa çıkar. Bu süreç esas olarak aletin çalışma yüzeyleri üzerindeki termal rejimi ve temas yüklerini ve sonuç olarak aşınmalarının yoğunluğunu ve doğasını belirler. Yüzey tabakasının kalitesi ve parça işlemenin doğruluğu, talaş oluşum süreci ile doğrudan ilişkilidir. Kesme işleminin hemen hemen tüm özelliklerinin ve pratik sonuçlarının talaş oluşturma işlemine bağlı olduğu söylenebilir. Bu işlemin seyri, esas olarak talaş oluşum bölgesinin deforme olmuş durumu tarafından belirlenir.

Talaş oluşum bölgesinin kama şeklinde bir şekle ve kesme kalınlığına benzer boyutlara sahip olduğu bulundu.

Bu durumda, işlenmiş malzemenin ilk kaymalarının geçtiği hat üzerinde kesim tabakasının plastik deformasyonu başlar. Talaş oluşum bölgesinden geçen işlenen malzeme, sonraki her kesme hattının kesişme noktasında sırayla ek plastik deformasyonlara maruz kalır. Talaş oluşum bölgesinin son sınırına ulaşan işlenmiş malzeme, halihazırda oluşturulmuş talaşların en büyük deformasyon karakteristiğini alır.

Talaş oluşum bölgesinin uç sınırındaki plastik deformasyon konsantrasyonu, bazı durumlarda, tüm deformasyon sürecinin, kesme hızına φ açısıyla eğimli, BC'nin belirli bir koşullu kesme düzlemi boyunca gerçekleştiğine dair basitleştirilmiş bir kavramın kullanılmasını mümkün kılar. vektör. Kayma açısı olarak adlandırılan φ açısı, talaş oluşum bölgesindeki plastik deformasyonun yönünü ve büyüklüğünü karakterize etmek için uygun bir parametredir. (şek. 1) .

Kesme bölgesinin stres durumu da talaş oluşum sürecinde rol oynar. Bu sürecin özellikleri nedeniyle, talaş oluşum bölgesinin stresli ve deforme durumları arasında tam bir uyum olmamasına rağmen, yine de stres durumunun incelenmesi talaş oluşum modellerinin ve etkisinin analizine daha makul bir yaklaşım sağlar. talaş oluşum sürecinde kesme koşullarının

Talaş oluşum bölgesinin gerilim durumunu belirlemek, en basit kesme durumu için bile yalnızca ilk yaklaşımda çözülen zor bir iştir. Bunun nedeni, mevcut analitik ve deneysel yöntemlerin bir takım varsayımlar olmadan talaş oluşum bölgesinin stres durumunun belirlenmesine izin vermemesidir.

2.2.1. Kesme bölgesinin durumunu değerlendirme yöntemleri

Kesme sırasında gerilme-gerilme durumunun kalitatif ve kantitatif değerlendirmesi için çeşitli yöntemler vardır.

Talaşların büzülme katsayısını belirleme yöntemi ... Talaş oluşum sürecinin dış gözlemleri, çoğu kesme durumunda talaşların kısaldığını, kalınlaştığını ve kesim katmanından daha geniş olduğunu ("şişme", "büzülme") ortaya koymuştur. Talaş büzülmesi, büyük plastik deformasyonların varlığında deformasyon sürecinin harici bir tezahürüdür. Aşağıdaki geometrik ilişkiler göz önünde bulundurulur (Şekil 5): kısaltma katsayısı kl = Lo / L, genişleme katsayısı kb = b1 / b, kalınlaşma katsayısı ka = a1 / a. Plastik olarak deforme olmuş malzemenin hacmi değişmediği için a b Lo = a1 b1 L ve b1 = b'de Lo / L = a1 / a olduğunu elde ederiz, yani. kl = ka.

Farklı malzemeleri keserken ve farklı koşullar altında bu faktörler birden fazla veya daha az olabilir. Kesilen tabakanın ve talaşların lineer boyutlarının eşitliği durumunda, "büzülme" meydana gelmediği ve plastik deformasyona harcanan enerji yeterince büyük olduğu için "büzülme katsayısı" kavramı anlamını yitirir.

Şekil 5. Talaşların büzülme katsayılarının büyüklüğünü belirleme şeması (kısaltma ve kalınlaşma katsayıları)

Koordinat ızgara yöntemi. Bu yöntem, drenaj talaşları ve parçalanan talaşların oluşumu sırasında kesme bölgesindeki gerilim-gerinim durumunu niteliksel ve niceliksel olarak değerlendirmeyi mümkün kılar. Parçanın gözlemlenen yüzeyine farklı hücre şekillerine sahip ızgaralar uygulanır. Ağ hücrelerinin şeklinin bozulmasının doğası gereği, deforme olmuş malzemenin bölgesinin boyutu, deformasyon bölgesindeki gerilme-gerinim durumunun nicel özellikleri ve parçanın yüzey tabakası hakkında bir fikir edinilebilir. , ayrıca kesme kamasının yüzeylerindeki temas yükleri ve sürtünme hakkında.

Mikrosertlik yöntemi. Koordinat ızgaraları yöntemiyle birlikte deforme olmuş malzemenin mikrosertliği Hu'daki değişiklikten stres durumunu belirleme yöntemi, gerinim yoğunluklarının ei değerlerini bilerek, gerilme yoğunluklarının bi değerini belirlemeye izin verir. kesme bölgesinin farklı noktalarında. Bunu yapmak için, ei - bi - Hu'yu birbirine bağlayan mekanik testlerin grafiklerini oluşturmak gerekir.

Polarizasyon optik yöntemleri. Bu yöntemler, kesme kamasındaki kesme ve normal gerilmelerin dağılımının yanı sıra temas gerilmelerini deneysel olarak belirlemeyi mümkün kılar. Alet, optik olarak aktif malzemeden (epoksi reçine, cam) yapılmalı ve yüksek oranda plastik malzemelerden (kurşun, alüminyum) kesilmelidir. İzoklinlerin (eşit normal gerilim çizgileri) ve izokromların (eşit kesme gerilimlerinin çizgileri) fotoğraflarının işlenmesi oldukça karmaşık ve zahmetlidir.

Yukarıda sıralananlara ek olarak, kayma çizgileri alanının inşası, benzerlik teorisinin uygulanması ve elektriksel modelleme ile bağlantılı olarak kesme bölgesindeki bir malzemenin gerilme-gerinim durumunu hesaplama yöntemleri sıklıkla kullanılır.

Kesici takozun etrafından akarken, deforme olan malzemenin bir kısmı ön yüzey boyunca hareket ederek talaşa dönüşmekte, diğer kısmı ise arka yüzey boyunca kesim çizgisinin altında yer almakta ve parçanın yüzey tabakasını oluşturmaktadır.

2.2.2. Yüzey tabakasının fiziksel ve mekanik özellikleri

Talaşları keserek parçanın yüzey tabakasının oluşumu, kesme bölgesinin karmaşık gerilim-gerinim durumu ile belirlenir. Malzemeleri keserken parçaların yüzey katmanını oluşturma süreci, karmaşık fiziksel olayların bir kompleksidir. Yüzey tabakasının fiziksel ve mekanik özellikleri değerlendirilir derinlik hнк ve derece N iş sertleşmesi, artık gerilmelerin büyüklüğü ve işareti, mikro yapı ve diğer özellikler ... İş sertleştirme derecesi, N = ((Hmax-Ho) / Ho) · %100 oranı olarak anlaşılır, burada Hmax, işlenmiş yüzeyin mikrosertliğidir; Ancak - iş parçasının başlangıç ​​malzemesinin mikrosertliği.

Kesme hızındaki artışla birlikte kesilen tabakanın plastik deformasyon derecesindeki bir değişiklik, işlenmiş yüzeyin işleme sertleşmesinde karşılık gelen bir değişikliğe neden olur. Daha yüksek kesme hızlarında işleme sertleştirme derinliği azalır. Takım aşındığında, takımın arka yüzeyindeki normal kuvvetler N 2 ve sürtünme kuvvetleri F 2 artar ve bu nedenle parçanın yüzey tabakasının işleme sertleşmesi artar. İş sertleştirme derecesi, büyük ölçüde işlenen malzemenin fiziksel ve mekanik özelliklerine bağlıdır. Paslanmaz, ısıya dayanıklı çelikler ve diğer plastik malzemeler yüksek oranda işlenerek sertleşir.

İşleme sertleşmesinin derinliği, eğik kesitlerde mikrosertliğin sıralı ölçümü veya X-ışını yapısal analizi ile belirlenir. İşleme sertleşmesinin derecesi ve derinliği esas olarak iş parçası malzemesinin fiziksel özelliklerine, kesme hızına (yüksek hızlarda, işleme sertleşmesinin derecesi ve derinliği azalır) ve kesme açısına (kesme açısı ne kadar büyükse, derece o kadar büyük olur) bağlıdır. ve sertleştirme derinliği). Birçok sünek malzeme (ostenitik çelikler, bakır, ısıya dayanıklı ve titanyum alaşımları) yüksek oranda işlenerek sertleştirilmiştir. İlerleme, takım aşınması ve kesici kenarın yuvarlanma yarıçapındaki bir artış, deformasyon bölgesinin boyutunda bir artışa, derinlikte ve iş sertleştirme derecesinde bir artışa yol açar. Ürünün yüzey tabakasının oluşumu sırasında, paralel olarak iki rakip işlemin gerçekleştiğine dikkat edilmelidir: sertleşme ("iş sertleşmesi") ve yumuşama ("dinlenme").

Kesme hızı arttıkça sıcaklık yükselir ve yumuşama oranı artar. Yüksek sıcaklıklar, yeniden kristalleşmeye ve taşlama sırasında gözlenen iş sertleşmesinin azalmasına neden olabilir.

Artık gerilmeler, elastik-plastik deformasyonların etkisinin bir sonucu olarak, yüzey tabakasının önemli ölçüde ısınmasının yanı sıra yapısal ve faz dönüşümleri ile ortaya çıkabilir. Bu durumlarda, yüzey tabakasındaki atomlar kararlı denge konumundan saparlar, ancak orijinal konumlarına dönme eğilimi gösterirler - iç kuvvetler ortaya çıkar. Atomlar arasındaki normal mesafedeki bir artışla, çekme gerilmeleri ve bir azalma ile sıkıştırma gerilmeleri ortaya çıkar.

Takım işlenmiş yüzey boyunca hareket ettiğinde, yüzey katmanlarında kesme çizgisi yönünde plastik gerilme meydana gelir. Altta yatan katmanlar elastik olarak deforme olur ve aletin geçişinden sonra orijinal durumlarına, yani. çekmek. Ürünün yüzey tabakasında artık basınç gerilmeleri oluşur. Ayrıca parçaya giren ısının etkisiyle üst katmanlar gerilir ve alt soğuk katmanlar direnç sağlar. Artık basınç gerilmeleri görünür. Bazen (soğutma sırasında) iç katmanlarda artık basma gerilmeleri ve yüzeyde çekme gerilmeleri görülür. Ortaya çıkan artık gerilme diyagramı, mekanik ve termal faktörlerin etkisinin yoğunluğuna bağlıdır. Örneğin, yoğun ısıtma, mekanik gerilimden kaynaklanan basınç gerilimlerini azaltabilir. Çelik parçalar taşlanırken yüzey tabakası yüksek sıcaklıklara kadar ısınır ve yapısal dönüşümler meydana gelir. Yapısal bileşenlerin hacmindeki bir artışla ilişkili dönüşümler, artık basınç gerilmelerinin ve hacimde bir azalma ile artık çekme gerilmelerinin ortaya çıkmasına neden olabilir.

Kesme hızındaki artış veya kesme açısındaki azalma ile artık gerilmeler azalır ve işaretlerini değiştirebilir. Artan ilerleme, kesme derinliği ve takım aşınması artık gerilimleri artıracaktır. Basınç artık gerilmeleri, makine parçalarının aşınma direncini, yorulma mukavemetini ve korozyon direncini arttırır. Çekme artık gerilmeleri, döngüsel mukavemette bir azalmaya ve parçaların yüzeyinde çatlakların ortaya çıkmasına neden olur. Artık gerilmeler üç tiptir:

1. Deforme olmuş bir cismin büyük hacimleri arasında dengelenen birinci türden artık gerilmeler. Ürünün şeklinde çarpıklığa ve değişikliklere neden olurlar.
2. Birkaç tanenin hacminde dengelenen ikinci türden artık gerilmeler. Çatlamaya yol açarlar.
3. Her bir tanenin içinde dengelenen üçüncü türden artık gerilmeler, kristal kafes içindeki atomların dizilişindeki bir değişiklikle ilişkilidir.

Teknolojik sistemin rijitliği artırılarak, doğru kesme koşulları ve takım geometrisi seçiminin yanı sıra kesme sıvılarının (soğutma sıvısı) kullanımı ve ürünün özel ısıl işlemi ile artık gerilmelerin büyüklüğü azaltılabilir.

Yüzey tabakasının fiziksel durumunun önemli bir özelliği, artık gerilmelerin büyüklüğü ve işaretidir. Yüzey tabakasında basma artık gerilmelerin varlığında, parçaların dayanıklılık sınırı genellikle artar ve artık çekme gerilmeleri yorulma sınırını azaltır. Sertliği yüksek çelikler için, basma gerilmeleri sonucu yorulma mukavemetindeki artış %50'ye, çekme gerilmelerinden kaynaklanan azalma ise %30'a ulaşır.

Düzgün olmayan plastik deformasyon ve yüzey katmanlarının önemli ölçüde ısınması nedeniyle metalleri keserken artık gerilmeler oluşur. Artık gerilmelerin oluşum süreciyle ilgili çalışmalar, malzemenin işlenmesine yüksek kesme kuvvetleri eşlik ederse, o zaman basma artık gerilmelerinin oluştuğunu göstermiştir; yüksek sıcaklıklarda, kesme bölgesinde artık çekme gerilmeleri oluşur.

Üretim koşullarında, iş parçalarının yüzey tabakasında artık basma veya çekme gerilmelerinin yapay olarak oluşturulması için çeşitli yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, bu "yapay" gerilmeler, üründeki parçanın çalışması sırasında ortaya çıkan gerilmelerle ilgili olarak zıt işarete sahip olmalıdır. Örneğin, iş sertleşmesini artırmak için yuvarlanırlar ve bu nedenle, çekme yükleri altında çalışan krank millerinin yüzeylerinde basınç gerilmeleri oluştururlar, bu da milin yorulma mukavemetini %30 - %40 oranında artırır.

2.3. Termal olaylar. Kesme bölgesindeki sıcaklığı ölçme yöntemleri

Keserken deformasyon, tahribat ve sürtünme için harcanan mekanik enerjinin neredeyse tamamı ısı enerjisine dönüştürülür. Kesme sırasında ısı üretimi çalışmaları, ısı akışlarının yönünü ve yoğunluğunu, temas alanlarındaki sıcaklık gradyanlarını ve kesme bölgesindeki, parçadaki ve ortamdaki sıcaklık alanının özelliklerini belirlemeyi ve ayrıca niteliksel ve çeşitli malzemeleri keserken ısı dengesi hakkında nicel fikir. Bu kalıpların bilgisi, kesici takımların rasyonel tasarımı ve çalışması, etkili yağlama ve soğutma yöntemlerinin kullanılması ve işlenmiş parçaların yüzeyinin doğruluğunun ve kalitesinin iyileştirilmesi için büyük önem taşımaktadır.

Isı dengesi denklemi aşağıdaki gibi gösterilebilir (Şekil 6);

Q1 + Q2 + Q3 = q1 + q2 + q3 + q4 (1)

burada Q1, talaş oluşumu ve yüzey tabakasının oluşumu sırasında deformasyon ve tahribat için harcanan enerjiye eşdeğer ısı miktarıdır;

Q2, kamanın ön yüzeyi deforme olmuş malzeme ile temas halindeyken sürtünme kuvvetlerinin işine eşdeğer ısı miktarıdır;

Q3, deforme olmuş malzemenin parçanın yüzey tabakasına geçişi sırasında kamanın arka yüzeyindeki sürtünme kuvvetlerinin işine eşdeğer ısı miktarıdır;

q1, çiplere giren ısı miktarıdır;

q2 - parçaya giren ısı miktarı;

q3 kesici takıma aktarılan ısı miktarıdır;

q4 ortama aktarılan ısı miktarıdır.

Şekil 6. Isı akışı dağıtım şeması

Isı dengesi denkleminin nicel ifadesi, iş parçasının ve takım malzemelerinin fizikokimyasal özelliklerine, kesici takımın geometrik parametrelerine, kesme koşullarına ve işleme koşullarına bağlıdır. Örneğin, çeşitli yapısal malzemeleri ve alaşımları keserken, en büyük miktarda ısı talaşlarla ve taşlama işlemi sırasında parçaya gider. Zayıf termal iletkenliğe ve düşük termal yayılıma sahip ısıya dayanıklı ve titanyum alaşımlarını keserken, önemli miktarda ısı temas bölgesinde yoğunlaşır veya kesici takıma geçer.

Metallerin işlenmesi sırasında termal olayların araştırılması, kesme bölgesindeki yüksek temas (takım-talaş) basınçları ve sıcaklıkları nedeniyle zordur. Bu nedenle, sıcaklıkları belirlemek için kullanılan elektriksel ve matematiksel yöntemler, kesme sırasındaki sıcaklık olayları hakkında yalnızca göreceli fikirler verir.

En yaygın yöntemler, kesme bölgesinin ve kesici takımın ayrı bölümlerinin sıcaklığını ölçen yöntemlerdir. Bunlar şunları içerir: termokupl yöntemleri (Şekil 7) ve X-ışını yapısal analizi, radyasyon-optik yöntem. Kesme bölgesinin dar alanlarındaki sıcaklıkların termokupl kullanılarak ölçülmesi ilk olarak 1912'de Ya.G. Usachev tarafından önerildi. "Yapay bir termokupl" kullanılması durumunda, aletin kesme kısmında, içine 0,3-0,5 mm çapında yalıtımlı iletkenlere sahip bir termokuplun yerleştirildiği bir delik açılır. Termokupl lehimini cihazın ısıtılmış yüzeylerine mümkün olduğunca yakın yerleştirin. Sıcaklık, termoelektromotor kuvvetin büyüklüğündeki değişiklik ile değerlendirilir.

Şekil 7. Termokupl devreleri:

a - yapay; b - yarı yapay; c - doğal.

"Yarı yapay" olarak adlandırılan termokuplun başka bir versiyonunda, cihazın arka veya ön yüzeyine bir yalıtılmış iletken getirilir ve perçinlenir. İkinci iletken, ölçüm devresini büyük ölçüde basitleştiren cihazın gövdesidir. Ya.G. Usachev'in fikirleri, yerli ve yabancı bilim adamlarının çalışmalarında daha fazla uygulama ve gelişme buldu (kaynaklı, kelepçeli, kelepçeli, hareketli, çalışan ve diğer tip termokupl tasarımları oluşturuldu). Sözde "doğal termokupl" yaygın olarak kullanılmaktadır. Burada iletkenler alet ve parçadır ve termokupl bağlantısı, kesme kamasının arka ve ön yüzeylerinin iş parçasının metali ile temas alanıdır.

Kesim sırasında sıcaklık alanının teorik olarak hesaplanması, bilimsel açıdan oldukça ilgi çekicidir. Kesme bölgesindeki "sıcaklık alanı" terimi, belirli bir zamanda malzemenin deforme olmuş hacminin tüm noktalarında bir dizi farklı sıcaklık anlamına gelir.

Sıcaklık alanını hesaplamaya yönelik ilk girişimler, katılarda ısı transferi teorisinin klasik problemlerinin çözümlerinin kullanılmasına indirgenmiştir. Kesme sıcaklığı, genel termal iletkenlik denklemi çözülerek belirlendi:

(2)

burada: a = l / (c r) - termal yayılım;

λ - termal iletkenlik katsayısı;

c - ısı kapasitesi;

ρ malzemenin özgül ağırlığıdır;

Bu denklemi çözmek için, gerçek kesme işleminin özellikleriyle ilişkili belirli sınır koşullarının belirlenmesi gerekir. Deformasyon bölgesinin sınır yüzeylerindeki ısı transfer koşullarının matematiksel açıklaması önemli zorluklar sunar. Bu nedenle, birçok araştırmacı, sorunu çözmenin değerini önemli ölçüde azaltan bir dizi varsayım ve basitleştirme getirdi. Nihai formüller hantaldı, belirlenmesi zor olan çok sayıda katsayı içeriyordu ve pratik kullanım için elverişsizdi.

Isı denklemini entegre etmek için en verimli yöntem ısı kaynağı yöntemidir. Denklem (2), dar bir sıcaklık aralığında termofiziksel katsayıların ortalaması alınarak, kaynakların gücünü sıcaklığın doğrusal bir fonksiyonu cinsinden ifade ederek ve kaynağın sabit bir hızını benimseyerek doğrusallaştırılır. Bu durumda, faz ve yapısal dönüşümlerin termal etkileri dikkate alınmaz. Isı kaynakları yöntemi, basit dönüşümlerle, alanın sıcaklığını belirli bir integral veya yakınsak bir dizi şeklinde temsil etmeyi ve böylece doğrusal, düzlem ve uzaysal problemleri keserken ısı yayılım süreçlerini nicel olarak tanımlamayı mümkün kılar. Isı kaynakları yerel, konsantre veya dağıtılmış, sabit ve hareketli, anlık ve uzun etkili olarak kabul edilir.

Mobil konsantre bir kaynaktan ısının yayılması, anlık temel kaynakların ısısını eşitlemek için bir dizi üst üste bindirilmiş işlem olarak kabul edilir. Bu durumda, sıcaklık alanı x, y, z noktalarının koordinatları hareketli kaynakla birlikte hareket eder (Şekil 8).

Sınırsız bir ısı ileten cismin nokta elemanına (R = 0) t = 0 anında verilen ısı Q üssel olarak eşitlenir

(3)

burada R 2 = x 2 + y 2 + z 2 yarıçap vektörüdür, yani. alan elemanının (A noktası) kaynaktan (B noktası) uzaklığı. Denklem (3), kaynak yönteminin ana çözümüdür.

Şekil 9, farklı araştırmacılar tarafından deneysel olarak (radyasyon-optik yöntemle) elde edilen ve aynı koşullar altında çeliğin serbest kesimi (tornalama) ile kaynak yöntemi kullanılarak hesaplanan sıcaklık alanlarını göstermektedir. Kesme bölgesindeki sıcaklık dağılımının doğası, deformasyon alanının modern kavramlarıyla iyi bir uyum içindedir ve en yüksek sıcaklıklar, maksimum deformasyon bölgesinde ve temas yüzeylerinde meydana gelir.

2.4. Aletin ve işlenmiş malzemenin temas alanındaki fiziksel olaylar

Temas eden cisimlerin yüzeylerindeki fiziksel ve kimyasal süreçler çok çeşitli ve karmaşıktır. Takımın ön yüzeyinde talaş oluşumunun doğasını değiştiren, işlenen yüzeyin kalitesini bozan ve kesici kenarı tahrip eden birikmeler ve birikmeler oluşur. Temas bölgesinde bir dizi yüzey olayı meydana gelir: yapışma, korozyon, dağılma, yüzey katmanlarının sertleşmesi ve yumuşaması, difüzyon, yapışma, erozyon, oksidasyon ve diğer fizikokimyasal olaylar. Böyle üstünkörü bir liste bile, bir kesici aletle metal keserken sürtünme işlemlerinin yüksek karmaşıklığını vurgular.

Kesme sürtünmesinin kendine has özellikleri vardır ve bunlar esas olarak aşağıdakilere indirgenir:

çeşitli sürtünme türleri vardır (sınır ve sıvı sürtünmesi nadirdir);

saf sürtünme özel bir rol oynar ve kesme kamasının yoğun şekilde tahrip olmasına yol açar;

iş parçasının sürtünme yüzeylerinin ve kesici takımın karşılıklı teması yalnızca bir kez gerçekleşir ve karmaşık bir yapıya sahiptir; ayrıca, fiziksel mikro ve alt mikro kabartmanın, çeşitli işleme türleri (tornalama, delme, frezeleme vb.) sırasında oluşan işlenmiş yüzeyin teknolojik mikro kabartması ile hiçbir ilgisi yoktur;

sürtünme çok yüksek basınçlarda, erime sıcaklıklarına ulaşan yüksek sıcaklıklarda ve önemli gerçek temas alanlarında meydana gelir;

aletin temas yüzeyleri üzerindeki normal ve teğetsel yüklerin karmaşık dağılımı (Şekil 10).

yoğun yapışma ve difüzyon ile açıklanan sürtünme katsayısının (m ³ 1) büyük değişken değerleri. Ortalama sürtünme katsayısının değeri esas olarak kesme hızına (yükleme hızı), kesmenin kalınlığına ve kesme kamasının eğim açısının değerine bağlıdır;

titreşimlerin karmaşık karşılıklı etkisi ve sürtünme türü;

şiddetli sürtünme modu, birikmelerin ortaya çıkmasına ve kesme kamasının yüzey katmanlarının yoğun şekilde tahrip olmasına yol açar.

10. Aletin ön ve arka yüzeylerindeki temas yüklerinin dağılımının şeması s N - normal yükler;

t pp - ön yüzeydeki teğet yükler;

t zp - arka yüzeydeki teğetsel yükler;

l pl plastik kontağın uzunluğudur;

l kontrol - elastik kontağın uzunluğu;

C, t = 0 olduğu noktadır.

2.4.1. Büyüme

Bazı kesme koşulları altında, takımın ön yüzeyinde birikme adı verilen katmanlı bir metal oluşumu görülür. Büyümelerin nedenleri hakkında, büyümelerin doğasının tam olarak anlaşılmadığını gösteren birçok farklı hipotez vardır. Tümsek oluşumu sürtünme koşulları, yüksek temas sıcaklıkları ve basınçlarla yakından ilişkilidir. Birikmenin en olası nedeni, sertleştirilmiş malzemenin kesme kamasının önünde asimetrik kama şeklinde bir durgun bölgesinin oluşması ve ayrıca pürüzlü ön yüzeyde ince temas tabakalarının yavaşlaması (tutulması) olarak düşünülebilir. saf sürtünme varlığı, yüksek sürtünme katsayıları ve önemli bir gerçek temas alanı nedeniyle aletin (Şekil 11) ...

Büyümenin özel özellikleri vardır:

a) işlenen malzemenin yapısından ve kesici takımın malzemesinden önemli ölçüde farklı olan homojen olmayan katmanlı bir yapıya sahip olması;

b) birikmenin yüksek sertliği ve önemli tokluğu vardır. Bununla birlikte, temas bölgesindeki yüksek sürtünme (kesme) kuvvetleri ve yüksek sıcaklık, birikmenin periyodikliğine yol açar.

Şekil 11. Biriktirme şeması ve birikmenin parçanın boyutu üzerindeki etkisi: L n - birikmenin uzunluğu; h n - yapının yüksekliği; b n ve d n - sırasıyla, bir birikim varlığında bileme ve kesme açıları; b ve d sırasıyla aletin bileme ve kesme açılarıdır; D ve D n - karşılık gelen parça çapları

Kesme hızında bir artış, talaş açısında bir azalma ve kesim tabakasının kalınlığında bir artış ile birikmenin bozulma sıklığı (dakikada birkaç yüz defaya kadar) artar.

Büyüme oluşumu, işlenen malzemelerin ve kesici takımların malzemelerinin fiziksel ve mekanik özelliklerine bağlıdır. Çeşitli malzemelerden (dökme demir, titanyum, ısıya dayanıklı ve diğer alaşımların işlenmesi dahil) karbür, yüksek hızlı, mineral-seramik ve elmas takımlarla kesim yaparken birikme meydana gelebilir. En büyük birikimler, karbon ve yüksek hız çeliklerinden yapılmış drenaj talaşları ve aletlerin oluşumuyla sünek metalleri keserken elde edilir.

Birikme esas olarak takımın sıcaklığı talaşın sıcaklığından daha yüksek olduğunda ve talaşın temas katmanları iç katmanlarından daha sert olduğunda oluşur. Bu durumda temas yüzeyindeki sürtünme kuvveti, talaşların içindeki parçacıkların yapışma kuvvetlerinden daha büyüktür ve hareket hızları temas yüzeyinden uzaklaştıkça artar ve talaş hızının değerine ulaşır.

Kesme hızının artmasıyla yığılmanın boyutları önce artar sonra azalır. Ayrıca, uzunluk önce azalır ve daha yüksek hızlarda - birikimin yüksekliği. Eğim açısındaki artışla birlikte yapının boyutu (esas olarak yükseklik) azalır.

Birikme, yüksek sertliğe ve önemli tokluğa sahiptir. Birikmenin sertliği, ilk malzemenin sertliğinden 2-3 kat daha yüksektir ve kesme sıcaklığındaki artışla keskin bir şekilde azalır. Bu, kesme sıcaklığındaki bir artışla birlikte oluşturulan malzemenin yeniden kristalleşmesi, talaşların temas katmanlarının sertliğini kaybetmesi, oluşturma katmanlarının sertlik gradyanının düzleşmesi ve birikme sertliğinin artmasıyla açıklanır. monoton olarak azalır. Sonuç olarak, birikimin büyümesi durur ve bozulur.

Yapının periyodik arızaları, yeniden kristalleşme ve yapı malzemesinin sertliğinde ve mukavemetinde (yumuşama) bir azalmanın meydana geldiği faz dönüşümleri ile yakın bağlantılıdır. Birikme, kesme kabiliyetini kaybeder, ezilir ve talaşlar tarafından taşınır veya işlenmiş yüzeye bastırılır. Artan kesme hızı, ilerleme ve azalan talaş açısı ile birikme arızalarının sıklığı artar.

Aletin ön yüzeyinde sıfıra eşit veya negatif bir talaş açısına sahip bir sertleştirme pahının bulunması, yığmayı daha kararlı hale getirir.

Kesme hızındaki artışla talaş büzülme katsayısı ve kesme kuvveti değerindeki değişim karmaşıktır. Düşük kesme hızlarında yoğun birikme meydana gelir, birikme kesme açısını ve dolayısıyla kesme direncini azaltır. Hız arttıkça birikim bozulur ve kesme açısı orijinal değerine döner. Kesme direnci artar. V = 60-100 m/dak hızlarında. oluşum oluşmaz.

Birikme olgusu, kesme uygulamasında büyük önem taşır (Şekil 12):

1) birikme, kesme açısının değerini değiştirir ve dolayısıyla kesme direncini ve sürtünme koşullarını değiştirir;

2) birikme, işlenmiş yüzeyin pürüzlülüğünü kötüleştirir;

3) birikme, aletin arka yüzeyini tahribattan korur ve parçanın boyutunu değiştirir;

4) birikimin periyodik arızaları, işleme kalitesini kötüleştiren titreşimlerin ortaya çıkmasına neden olur;

5) bitirme sırasında birikmeye izin verilmez;

6) Çeşitli malzemelerden karbür, yüksek hızlı, mineral-seramik ve elmas aletlerle kesim yaparken birikmeler oluşabilir. Ancak, sünek metalleri keserken birikmeler en büyük boyuta ulaşır.

Birikme sürecinin kontrolü, doğru kesme koşulları seçimi, takım geometrisi, kesme yağlarının kullanımı vb. ile sağlanır.

12. 40X çeliği farklı kesme hızlarında V keserken birikme yüksekliğinin pürüzlülük değeri R z, kesme açısı d n, kesme kuvveti P z ve sürtünme katsayısı m üzerindeki etkisi

Parfeneva I.E. YAPI MALZEMELERİ TEKNOLOJİSİ. M .: Çalışma kılavuzu, 2009

1. Kesimin genel özellikleri

Kesimin genel özellikleri. Kesme işleminin özü. Talaş çeşitleri. Kesme kuvvetleri. Kesme işleminin termal olayları. Kesim sırasında birikme. Keserken titreşim.

1.1. Genel bilgi

Metal kesme Parçanın yüzeylerinin gerekli geometrik şekli, boyutsal doğruluğu, göreceli konumu ve pürüzlülüğünü elde etmek için iş parçasının yüzeyinden bir kesme aleti ile metal bir tabakanın talaş şeklinde kesilmesi işlemidir.

Parçalar için iş parçaları dökümler, dövmeler ve damgalamalar, uzun ürünlerdir. Hem demir hem de demir dışı metaller kullanılır.

Kesim sırasında iş parçasından çıkan metal tabakaya denir. ödenek.

Kullanılan alete bağlı olarak, aşağıdaki malzeme kesme türleri ayırt edilir:

1. Bıçak işleme (kesiciler, kesiciler, matkaplar vb.)

2. Aşındırıcı işleme (daireler, çubuklar, macunlar vb.)

3. Fizikokimyasal ortamlarda (elektrolitler, plazma, lazer ışını vb.).

1.2. Kesme işleminin özü

Metal kesme- belirli fiziksel olayların eşlik ettiği kesici takım ile iş parçası arasındaki karmaşık bir etkileşim süreci. Kesim işlemi aşağıdaki şema ile basitleştirilebilir (Şekil 1). Kesme işleminin ilk anında, kuvvetin etkisi altında hareket eden kesici r metale bastırıldığında, kesilen tabakada elastik deformasyonlar meydana gelir. Kesicinin daha fazla hareketiyle, mutlak değerde biriken elastik deformasyonlar plastik olanlara dönüşür. İş parçası malzemesinin kesme tabakasında karmaşık bir elastik gerilimli durum ortaya çıkar. Kesicinin yörüngesine dik düzlemde normal gerilimler ortaya çıkar ve kesicinin yörüngesine denk gelen düzlemde teğetsel gerilimler ortaya çıkar. En büyük kesme gerilmeleri kesicinin ucunda hareket eder ANCAK uzaklaştıkça sıfıra düşer. Normal gerilmeler başlangıçta çekme gibi davranır ve daha sonra hızla azalır ve sıfırdan geçerek basınç gerilmelerine dönüşür.

Normal ve teğetsel gerilmelerin etkisi altında, makaslanmış tabaka plastik olarak deforme olur. Plastik deformasyonun büyümesi kesme deformasyonlarına yol açar, yani. kristallerin parçalarının birbirine göre yer değiştirmesine. Bu, ortaya çıkan gerilimler işlenen malzemenin çekme mukavemetini aştığında meydana gelir. Talaş oluşum bölgesinde kayma deformasyonları meydana gelir ABC ve uçakta başlarlar AB ve bir uçakta son OLARAK- temel metal hacminin ufalanması ve talaş oluşumu. Daha sonra işlem tekrarlanır ve bir sonraki çip elemanı oluşturulur, vb.

Düzlem boyunca kayma deformasyonlarının meydana geldiği geleneksel olarak kabul edilir. OO kesme düzlemi denir. kesme düzlemi OO yaklaşık olarak = 30'luk bir açıyla mı yerleştirilmiş? kesicinin hareket yönüne. Açıya kayma açısı denir. Kesici takımın geometrik parametrelerine ve işlenen malzemenin özelliklerine bağlı değildir.

Kesilen ve talaş haline getirilen metal tabaka, talaşların aletin ön yüzeyine sürtünmesi nedeniyle ayrıca deforme olur.

1. Kesme sırasında elastik olarak gerilmiş metal durumunun şeması

Bölge metal yapısı ABC ve talaşlar, ana metalin yapısından keskin bir şekilde farklıdır. Ana metal yapı eş eksenli tanelerden oluşur. Bölgede ABC taneler son derece rafinedir ve düzlemin yönü ile çakışan belirli bir yönde uzar. О1 О1, hangi kesme düzlemi ile bir açı yapar. Gevrek malzemeler için, plastik deformasyon pratik olarak yoktur ve açı sıfıra yakındır ve plastik malzemelerden yapılmış parçalar kesilirken açı değeri 30 dereceye ulaşır. Kesicinin ön yüzeyinde talaş katmanları kavislidir ve neredeyse ona paralel olarak yerleştirilmiştir.

Sonuç olarak, kesme, kesilen metal tabakanın art arda elastik ve plastik deformasyonu ve ardından yok edilmesi işlemi olarak temsil edilebilir.

1.3. Talaş çeşitleri

Talaşların doğası, işlenen malzemeye, kesme koşullarına ve kesici takımın geometrisine bağlı olarak değişir. Kesim sırasındaki talaşlar şunlar olabilir (Şekil 2):

boşaltmak- spiral şeklinde bükülen bir bant şeklinde çıkar. Kesici dişe bakan yüzeyi temiz ve pürüzsüzdür. Arka tarafında küçük çentikler var. Optimum talaş açıları ile önemli kayma hızları ve düşük takım beslemeleri ile plastik malzemelerin (yumuşak çelik, pirinç, alüminyum vb.) işlenmesi sırasında oluşturulur. Boşaltma talaşlarının oluşumu, talaş açısındaki bir artış, kesme kalınlığındaki bir azalma, kesme hızındaki bir artış ve ayrıca işlenen malzemenin plastisitesindeki bir artış ile kolaylaştırılır;

yontma- birbirine bağlı ayrı elemanlardan oluşur. Kesici dişe bakan taraf pürüzsüz, karşı taraf ise büyük çentiklere sahiptir. Düşük kesme hızları ve küçük talaş açılarına sahip kesicilerin önemli beslemeleri ile orta sertlikteki metallerin işlenmesi sırasında oluşur;

son Dakika- ayrı bağlantısız veya zayıf bağlı yonga elemanlarından oluşur. Kırılgan malzemelerin (dökme demir, bronz, bazı alüminyum alaşımları) işlenmesi sırasında oluşur. Muamele edilen yüzeyde büyük düzensizlikler vardır.

incir. 2. Talaş çeşitleri:

a- boşaltmak; B- yontma; içinde- kırmak

Kesme işlemi sırasında oluşan talaşlar, tezahürlerinden biri olan önemli deformasyona maruz kalır. büzülme.

Büzülme, talaşların uzunluğunun işlenmiş yüzeyin uzunluğundan daha az olması ve kalınlığın iş parçasından kesilen metal tabakanın kalınlığından daha büyük olması gerçeğinden oluşur. Aynı zamanda, talaş genişliği pratikte değişmeden kalır. Büzülme miktarı, büzülme faktörü ile karakterize edilir:

nerede L Ö - işlenmiş yüzeyin uzunluğu; L- talaşların uzunluğu; H Ö – İş parçasından kesilen tabakanın kalınlığı; H - talaş kalınlığı.

Talaşların büzülme miktarı, işlenen malzemenin özelliklerine, kesme moduna, takımın geometrik parametrelerine vb. bağlıdır. Kırılgan malzemeler için, plastik olanlar için. Soğutma sıvısı kullanımı talaş büzülmesini azaltır.

1.4. kesme kuvvetleri

Kesme işleminde metal, kesici takıma direnir. Bu direnç, takımın ön yüzüne uygulanan kesme kuvveti ile aşılır. Kesme kuvveti, kesicinin ön yüzeyine dik olarak yönlendirilir. Kesme kuvveti, talaş elemanının metal kütlesinden ayrılması ve deformasyonu ile kesicinin ön yüzeyindeki ve kesicinin arka yüzeyindeki talaşların kesme yüzeyindeki sürtünmesinin üstesinden gelmek için harcanır. .

Metalin deformasyon sürecine direncinin bir sonucu olarak, kesici takıma etki eden reaktif kuvvetler ortaya çıkar (Şekil 3a).

Şek. 3. Kesiciye etki eden kuvvetlerin diyagramı ( ancak) ve kesme kuvvetinin bileşenlere ayrılması ( B)

Bunlar elastik kuvvetlerdir ( Ru1 ve Ru2) ve plastik ( Рп1 ve RP2) vektörleri aletin ön ve ana arka yüzeylerine dik yönlendirilmiş deformasyon. Normal kuvvetlerin varlığı, sürtünme kuvvetlerinin oluşmasına neden olur. T1 ve T2 enstrümanın ön ve ana arka yüzeyleri boyunca yönlendirilir. Belirtilen tüm kuvvetler sistemi, ortaya çıkan kesme kuvvetine yol açar:

Kuvvet uygulama noktası r aletin ana kesme kenarının çalışma kısmında bulunur. Kuvvet uzayında mutlak değer, uygulama noktası ve yön r bir dizi faktörün etkisi altında (yapının heterojenliği ve iş parçasının sertliği, kesilen metal tabakanın tutarsızlığı vb.) değişkendir. Bu nedenle, hesaplamalar için sonuçsuz bir kesme kuvveti kullanılır. r, ve karşılıklı olarak üç dik yönde hareket eden bileşenleri - piksel, RU , Pz... Torna için

X ekseni - makinenin merkezlerinin çizgisi; Y ekseni - makinenin merkezlerinin çizgisine dik olan yatay bir çizgi; Z ekseni, HOU düzlemine dik bir çizgidir (Şekil 3b).

Güç РZ - kesme kuvvetinin dikey bileşeni veya basitçe kesme kuvveti. Ana hareket yönünde kesme düzleminde hareket eder. gücü ile Pz makinenin milindeki torku, etkin kesme gücünü, iş parçasının XOZ düzlemindeki bükülme deformasyonunu, kesici şafta etki eden eğilme momentini belirleyin ve ayrıca makinenin dişli kutusu mekanizmalarını dinamik olarak hesaplayın.

Güç RU – kesme kuvvetinin radyal bileşeni. HOU düzleminde işlenen iş parçasının eksenine dik hareket eder. gücü ile RU kesicinin iş parçasından elastik sıkma değerini belirleyin, sertlik için teknolojik sistemi hesaplayın. Güç RU kesiciyi iş parçasından uzaklaştırmaya ve deforme etmeye çalışır. Yatağın ve desteğin gücü hesaplanırken dikkate alınır, titreşimlerin ortaya çıkmasına katkıda bulunur.

Güç PX - kesme kuvvetinin eksenel bileşeni. Uzunlamasına besleme yönüne paralel olarak iş parçasının ekseni boyunca hareket eder. gücü ile Pz makinenin besleme mekanizmasını ve takım miline etki eden eğilme momentini hesaplayın.

Ortaya çıkan kesme kuvveti, kuvvetlerin bileşenleri üzerine inşa edilmiş paralel borunun köşegeni olarak tanımlanır:

Kesme kuvvetinin bileşenlerinin her biri, formun ampirik formülleriyle belirlenir: , H

işlenen iş parçasının malzemesinin fiziksel ve mekanik özelliklerini dikkate alan katsayı nerede;

- formüle dahil olmayan faktörleri hesaba katan bir katsayı (kesici açılarının değerleri, kesici malzemesi vb.)

- kesme derinliği, mm;

S- ilerleme, mm / devir;

V - kesme hızı, m / dak;

Derece göstergeleri.

Katsayıların ve üslerin değerleri, belirli işleme koşulları için referans kitaplarından seçilir. Kuvvetleri belirlemek için benzer formüller mevcuttur. RU ve Pz.

Bu kuvvetler arasında yaklaşık olarak aşağıdaki oran vardır:

tork makine mili üzerinde: , n m,

nerede NSzak- iş parçası çapı, mm

Etkin güç Ne deformasyon süreci ve iş parçasından bir metal tabakasının kesilmesi için harcanan güce denir. Vidalı torna tezgahında silindirik bir yüzey tornalanırken efektif güç

, kW

nerede n- iş parçası dönüş frekansı, rpm.

Kuvvetten gelen güç miktarı, toplam gücün %1-2'sidir. Bu nedenle ihmal edilir ve güç ne formülle belirlenir:

Elektrik motorunun tükettiği güç

verimlilik nerede makine, 0,7 - 0,8'e eşittir.

1.5. Kesme işleminin termal olayları

Keserken, tüm mekanik iş ısı enerjisine dönüştürülür. ısı miktarı Q birim zaman başına kesme sırasında salınan (ısı gücü) aşağıdaki formülle belirlenir:, J,

nerede РZ - kesme kuvveti, V- hız kesmek.

Kesme bölgesinde oluşan ısı iş parçası, talaşlar, kesici takım ve çevre arasında dağılır.

Isı oluşumunun nedenleri talaş oluşum bölgesindeki elastoplastik deformasyon, talaşın takımın ön yüzeyine sürtünmesi, takımın arka yüzeylerinin iş parçasına sürtünmesidir. Kesme işleminin ısı dengesi aşağıdaki özdeşlik ile temsil edilebilir:

nerede: QNS- işlenmiş malzemenin elastoplastik deformasyonu sırasında açığa çıkan ısı miktarı;

QPP- talaşlar takımın ön yüzeyine sürtündüğünde açığa çıkan ısı miktarı;

QZ.P... - aletin arka yüzeylerinin iş parçasına sürtünmesi sırasında açığa çıkan ısı miktarı;

Q C, talaşlar tarafından uzaklaştırılan ısı miktarıdır;

QVE- kesici alet tarafından çıkarılan ısı miktarı;

QL- ortama geçen ısı miktarı (radyasyon ısısı).

Birçok araştırmaya göre, talaşların çıkardığı ısı miktarı, açığa çıkan tüm ısının %25-85'i, iş parçasının %10-50'si, kesici takımın %2-8)'sidir. Isının nicel dağılımı esas olarak kesme hızına bağlıdır (Şekil 4). Kesme hızının artmasıyla talaşların çıkardığı ısı artarken iş parçası, takım, ortam azalır.

4. Kesme hızına bağlı olarak kesme ısısı dağılımı

Isı dengesi denklemindeki terimlerin oranı sabit değildir ve işlenen malzemenin fiziksel ve mekanik özelliklerine, kesme koşullarına ve takım malzemesine, işleme koşullarına vb. bağlı olarak değişir.

Feed'i artırın S kesme bölgesindeki sıcaklığı arttırır, ancak kesme hızındaki artıştan daha az yoğundur V... Kesme derinliğinin sıcaklık üzerinde daha da küçük bir etkisi vardır. T.

Kesici geometrinin etkisi:

1. Kesme açısı ve giriş açısı arttıkça kesme bölgesindeki sıcaklık artar.

2. Üstte eğrilik yarıçapının artmasıyla kesme bölgesindeki sıcaklık azalır.

Isı birikiminin işleme süreci üzerinde olumsuz bir etkisi vardır. İşleme, kesici takım aşırı ısınmadan yapılmalıdır. Bu nedenle, karbon çeliğinden yapılmış bir aletin çalışması için, kesme bölgesindeki sıcaklık (200-250) derece C'yi geçmemelidir, yüksek hız çeliği (550-600) derece C, sert alaşımlarla donatılmış aletler - (800) -1000) derece C ve mineral seramikler - (1000-1200) derece C; aşındırıcı malzemeler - (1800-2000) derece C. Takımın belirtilen sıcaklıkların üzerinde ısıtılması, takımın yapıldığı malzemede yapısal dönüşümlere, sertliğinin azalmasına ve kesme kabiliyetinin kaybolmasına neden olur. Ayrıca, takımın geometrik boyutlarında, işlenmiş yüzeylerin boyutsal doğruluğunu ve geometrik şeklini etkileyen bir değişiklik vardır. İş parçasının ısıtılması geometrik boyutlarında bir değişikliğe neden olur. İş parçasının makineye sert bir şekilde sabitlenmesi nedeniyle deforme olmaya başlar. Bu da işleme doğruluğunda bir azalmaya yol açacaktır.

Isının kesme işlemi üzerindeki olumsuz etkisini azaltmak için, soğutma yağlayıcıların (soğutucu sıvı) kullanım koşulları altında işlem yapılmalıdır.

1.6. Kesme birikimi

Plastik malzemeleri (çelik, pirinç) keserken, kesicinin ön yüzeyinde, aletin ön yüzeyine sıkıca sabitlenmiş olan kesici kenarda yoğun bir metal parçacık birikimi oluştuğunda, birikme adı verilen bir olay meydana gelir. Birikme oluşumu, belirli işleme koşulları altında (yüksek basınçlar, talaşlar ve kesici arasındaki temas bölgesinde önemli sıcaklıklar), takımın ön yüzeyi ile kesme tabakası arasındaki sürtünme kuvvetlerinin olması gerçeğiyle açıklanır. metalin iç yapışma kuvvetlerinden daha büyük hale gelmesi ve belirli sıcaklık koşulları altında metal ön yüzey aletine sıkıca yerleşir. Yapının boyutu ve şekli sürekli değişiyor. Periyodik olarak yok edilir, talaşlarla taşınır ve tekrar oluşur.

Şekil 5. Dış büyüme oluşumu diyagramı

Oluşan metal deforme olur ve sertliği işlenen metalin sertliğinden önemli ölçüde (bazen 2-3 kat) yüksektir.

Birikme üzerindeki kesme açısı, kesici üzerindeki kesme açısından daha küçüktür, bunun sonucunda kesme için güç tüketimi bir miktar azalır. Birikme, kesicinin ucunu ve kesme kenarını erken aşınmaya karşı korur. Yüzey kaplamasının doğruluğu ve kalitesi, birikme nedeniyle bozulur. Yüzey pürüzlülüğü artar. Bu nedenle, yüzey kalitesinin özellikle önemli olmadığı kaba işlemede, kesim için birikme faydalıdır ve bitirme işleminde, bitmiş yüzeyin kalitesinin önemli olduğu durumlarda, birikme zararlıdır ve bundan kaçınılmalıdır.

Birikme oluşumunun yoğunluğunun büyük ölçüde kesme hızına bağlı olduğu bulundu. En büyük birikim 18-30 m/dak kesme hızlarında ve 10-12 m/dak'ya kadar ve 50-70 m/dak'dan fazla kesme hızlarında meydana gelir, kesici takımda birikim pratikte oluşmadı. Bu nedenle, daha yüksek kesme hızlarında finisaj yapılır.

Artan besleme ile S oluşumun boyutu artar. Bu nedenle, son tornalama için 0,1 - 0,2 mm/dev ilerleme hızları önerilir.

Kesme derinliği T yapının boyutu üzerinde önemli bir etkisi yoktur.

Kesme açısının artmasıyla birikim artar. Kesme sıvısının kullanılması birikmeyi azaltır.

Kesintili kesimlerde (planya, frezeleme), birikim genellikle kesme kenarına tutunmaz.

1.7. kesme titreşimi

AIDS teknolojik sisteminin elemanlarının (makine-fikstür-takım-parçası) rijit olmaması nedeniyle, aletin iş parçasına göre salınımları her zaman meydana gelir. kesme sırasındaki titreşimler.

Titreşimlerin kesme işlemi üzerinde olumsuz etkisi vardır:

• işlenmiş yüzeyin kalitesini düşürmek
• kesme kuvvetinin dinamik doğası artar ve makinenin hareketli parçaları ve montaj birimleri üzerindeki yükler on kat artar - özellikle rezonans koşullarında, AIDS sisteminin doğal salınımlarının frekansı kesme sırasındaki salınımların frekansıyla çakıştığında
• takım ömrü, özellikle karbür uçlarda keskin bir şekilde azalır
• çevrenizdeki insanları yoran bir gürültü çıkar ve iş gücü verimliliği düşer.

Temel titreşim kontrol önlemleri:

• teknolojik sistemin sertliğini arttırmak
• titreşimli sistemlerin kütlesini azaltmak
• titreşim damperlerinin kullanımı (dinamik, hidrolik, elastik)
• optimum kesme koşullarının ve kesici takım geometrisinin seçimi.

Ancak, işlenmesi zor malzemeleri işlerken titreşim olumlu bir rol oynar. Bu tür malzemeleri işlemek için titreşimli kesme kullanılır. Titreşimle kesmenin özü, işleme sürecinde, aletin yapay titreşimlerinin, belirli bir yönde ayarlanabilir bir frekans ve belirli bir genlik ile oluşturulmasıdır. Titreşim kaynakları mekanik vibratörler veya yüksek frekanslı jeneratörlerdir. Titreşim frekansı 200 ila 20.000 Hz arasında, titreşim genliği 0,02 ila 0,002 mm arasındadır. Salınımlar, besleme yönünde veya kesme hızı yönünde ayarlanır.

Ateş çizgisi

Ortaya çıkan fiziksel olaylar

kesim sırasında

İş parçası malzemesinin kesilmesi, deformasyonu ve tahribatı sürecinde, bir dizi fizikokimyasal olay eşlik eder:

1) iş parçasının deforme olmuş hacminde malzemenin karmaşık stresli bir durumu ortaya çıkar, elastik ve plastik deformasyonlar meydana gelir ve kırılgan ve sünek kırılma meydana gelir. İşlenen yüzeyde pürüzlük oluşur ve iş parçasının yüzey tabakasında doku, yapı ve tüm termofiziksel ve elektrofiziksel özelliklerde bir değişiklik olur;

2) kesme bölgesinde homojen olmayan bir sıcaklık

tarla. Karmaşık bir ısı akışı dağılımı modeli vardır ve takım, talaşlar ve parçanın yüzey tabakası arasında ısı transferi için özel koşullar oluşturulur;

3) Takım ile iş parçası malzemesi arasındaki temas alanında sürtünme yüksek basınç ve sıcaklıklarda meydana gelir. Bazen oksitlenmemiş yüzeylerin özel bir sürtünmesi meydana gelir - saf sürtünme;

4) belirli kesme koşulları altında, kamanın ön yüzeyinde birikme adı verilen katmanlı bir metal oluşumu görülür. Birikme, kamanın geometrisini değiştirir ve işleme koşullarını etkiler;

5) aşınma, çizilme, yapışma, difüzyon ve diğer olayların etkisi altında ortaya çıkan kamanın çeşitli tahribatı (aşınması) meydana gelir;

6) kesme sıvısının kullanımına, soğutucu yağlama maddelerinin aletin ve iş parçasının ısıtılmış yüzeyleri ile temasından kaynaklanan fizikokimyasal olaylar eşlik eder;

7) sistemde makine - cihaz - alet - parça (AIDS) zorunlu salınımlar ve kesme işlemini kötüleştiren kendi kendine salınımlar meydana gelebilir.

talaş oluşumu

Aletin kesme bıçağının etrafından akarken, deforme olmuş malzemenin bir kısmı ön yüzeyi boyunca hareket ederek talaş haline gelir ve kesim çizgisinin altında bulunan diğer kısım, arka yüzeyi boyunca hareket eder ve parçanın yüzey tabakasını oluşturur.

Talaş oluşumu ve parçanın yüzey tabakasının oluşumu, kesme sırasında malzemenin tek bir deformasyon ve tahribat sürecidir.

Talaş çeşitleri

Kesme koşullarına bağlı olarak farklı tipte talaşlar üretilir. Malzemeler için kesme koşulları şu şekilde anlaşılmalıdır: kesme modu, kesme deseni, kesici takımın geometrisi, takım ve iş parçası malzemelerinin özellikleri ve yağlama-soğutma teknolojik maddesi (SOTS).

Talaşların sınıflandırılması ilk kez 1870 yılında Rus bilim adamı I.A. Thieme, "Malzemelerin ve ahşabın kesilme direnci" monografisinde. Kesme sırasında ortaya çıkan tüm talaşlar dört tipe ayrılabilir: drenaj, eleman eklemi, eleman ufalanması ve kırılma.

Drenaj talaşı. Taşma talaşları, plastik deformasyon izlerinin üst ve yan taraflarda küçük sivri çıkıntılar şeklinde açıkça ifade edildiği sürekli bir şerit şeklindedir (Şekil 14). Bu tip talaşların oluşumu sırasında iş parçasının işlenmiş yüzeyi pürüzsüz ve parlak bir görünüme sahiptir. Sert ve sünek malzemeleri yüksek kesme hızlarında keserken taşma talaşları oluşur , orta ve küçük büyük pozitif eğim açılarında beslenir alet.

Eklem elemanı talaşları. Elementel eklem talaşları, birbirine sıkıca bağlı ayrı, açıkça tanımlanmış elementler şeklindedir (Şekil 15). Bu tür talaşların oluşumu sırasında iş parçasının işlenmiş yüzeyi az miktarda yırtık içerir. Büyük plastik malzemeler işlenirken elementel eklem talaşları oluşur. ve orta kesme hızları, orta ilerlemeler ve yüksek ve ortalama ön köşeler.

Elemental talaşlar parçalanıyor. Yongalar ayrı, nispeten düzenli, bağlantısız elemanlar gibi görünürler.

birbirleriyle (şek. 16). Şekillendirmeden sonra, iş parçasının işlenmiş yüzeyi yırtıklarla pürüzlüdür. Bu tip talaşlar, orta ve düşük sünekliğe sahip malzemeler işlenirken oluşur. kesme hızları, orta ve yüksek beslemeler ve küçük eğim açıları .

Kesim yoluyla malzeme işleme verimliliğindeki bir artış, kesme işleminin fiziksel özünün daha derin bir şekilde anlaşılmasına dayanması gereken bir kesici takımın çalışma kapasitesini izlemek için yeni yöntemlerin ve mevcut yöntemlerin ve araçların geliştirilmesi ve iyileştirilmesi ile doğrudan ilgilidir. süreç ve işleme sırasında ortaya çıkan fenomenlerin ilişkisinin incelenmesi.

Kesme işlemi, kesme işleminin kinematiğini, talaş oluşum bölgesindeki plastik deformasyonları ve kırılmaları, takımın ve iş parçasının stresli durumunu, sürtünme, termal, elektriksel ve meydana gelen diğer olayları içeren bir dizi fiziksel ve kimyasal olaydır. kesme aletinin temas yüzeylerinde. Hepsi bir arada alındığında birbiriyle yakından ilişkilidir ve tek bir kesme sistemi oluşturur. Kesme işleminin blok diyagramı, kesme işlemiyle birbirine bağlanan işlemin giriş ve çıkış parametreleri arasındaki ilişkiyi belirler (Şekil 1).

Giriş parametreleri TOC sistemini karakterize eder - makine, fikstür, alet, parça. 2 gruba ayrılabilirler. Birincisi, parametreleri tasarımcı (bölüm Dt - malzemesi ve boyutları) ve teknoloji uzmanı (iş parçasını elde etme yöntemi, ödenek, doğruluk) tarafından belirlenen iş parçasını karakterize eder. İkinci grup, St makinesini, parametrelerini, Cx işleme şemasını, Yn takımını, Rzh kesme modlarını, Pr cihazını, Cp teknolojik ortamını karakterize eder.

Çıktı parametreleri, kesme işleminin iş parçası üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak belirlenir (operasyon özelliklerini belirler: doğruluk Tch, yüzey tabakasının kalitesi Kp (pürüzlülük, iş sertleşmesi)) ve takım (dayanıklılığı Ci, gücü Pi) ve ayrıca verimlilik Pr ve ekonomi Ek kesme işlemini karakterize eder.

Şekil 1 Kesme işleminin blok şeması

Metal kesme işlemine eşlik eden elektriksel olaylar, araştırmacıların giderek daha fazla ilgisini çekmektedir. Bir yandan, ortaya çıkan termo-EMF, ortalama kesme sıcaklığının bir göstergesidir, plastik deformasyon derecesini karakterize eder, yani. kesme işlemini karakterize eden en önemli fiziksel faktördür. Öte yandan, son çalışmaların gösterdiği gibi, termo-EMF ve termo-akımlar, kesme işlemi üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olabilir. Aşağıda talaşlı imalattaki elektriksel olayların derin bir teorik çalışması yer almaktadır.

Üretim süreçleri genellikle, enerjisi maddedeki yükler arasında var olan elektrik bağlantılarını koparmak için harcanan bazı dış kaynakların katılımıyla gerçekleşir. Metalleri keserken, bu tür dış enerji, talaşları iş parçasından ayırma işlemi için harcanan mekanik enerjidir.

Metal kristallerde, tüm elektronlar enerjisel olarak iletim bandında bulunur. Bu elektronların iletim bandının enerji durumları üzerindeki dağılımı, banttaki durumların dağılımı ve bunların doldurulma olasılığı ile belirlenir. Durumların dağılımı, bir parabol formuna sahip olan (Şekil 2) g (E e) durumlarının yoğunluğunun fonksiyonu ile karakterize edilir ve şu şekilde ifade edilir:

(1)

de m d elektron durum yoğunluğunun etkin kütlesidir;

H- sabit Plank;

Ona- elektronun enerjisi.

Fermi enerjisinin fiziksel anlamı (Şekil 3), sıfır sıcaklıkta elektronlarla dolu en üst iletkenlik seviyesine karşılık gelir.

Pirinç. 2 Durumların yoğunluk fonksiyonunun grafiği g (E e).

Pirinç. 3 Elektron enerjisinin bağımlılığı Ona sıcaklıktan Ө .

Fermi enerjisi aşağıdaki gibi belirlenir.

, 2'DE)

nerede ne- elektronların konsantrasyonu.

Genel olarak, bir elektronun enerjisi şu şekilde tanımlanır:

, 3'TE)

Formül (3)'teki ilk terim, bir elektronun sıfır sıcaklıktaki ortalama enerjisini karakterize eder ve kuantum doğasına sahip olan "sıfır" enerji olarak adlandırılır. "Sıfır" enerji, serbest elektronların konsantrasyonuna ve elektron durumlarının yoğunluğunun etkin kütlesine bağlıdır. Metallerin kesilmesi sürecinde ortaya çıkan plastik deformasyonlar, çıkık yoğunluğunu dört büyüklük sırası arttırırken, elektron durumlarının yoğunluğunun etkin kütlesinin değeri değişir, bu da bazı elektronların potansiyel bariyeri aşmak ve ulaşmak için yeterli enerjiyi elde etmesine izin verir. alet ve parça arasındaki arayüz. Açıklanan süreç, kesim sırasında meydana gelen bir elektriklenme sürecidir.

Formül (3)'teki ikinci terim sıcaklığa bağlıdır ve elektronun "termal" enerjisini karakterize eder. Elektronların "termal" ve "sıfır" enerjisi değerlerinin karşılaştırılması, erime sıcaklıklarında bile bir elektronun "termal" enerjisinin "sıfır" enerjisinin yüzde birkaçı olduğunu göstermektedir. Metallerdeki elektronların ısınmaya karşı böylesine zayıf bir duyarlılığı, elektron dağılım fonksiyonunun doğasından kaynaklanmaktadır. “Termal” enerjinin değeri küçük olmasına rağmen, elektronların küçük bir kısmı ortalamayı aşan enerjiler kazanır ve elektronların metalden kaçmasını engelleyen kuvvetlerin üstesinden gelmek için yeterli olabilir. Bu tür birkaç elektron olmasına rağmen, temel yasası, emisyon akımının elektronun sıcaklığına ve çalışma fonksiyonuna bağımlılığını karakterize eden Richardson-Dashman formülü olan termiyonik emisyon sürecini belirleyen onlardır. Termiyonik emisyon, yakın zamana kadar kesme sırasında elektrik sinyallerinin üretilmesinin ana nedeni olarak kabul edilen kesme EMF'sinin termoelektrik bileşeninin bileşenlerinden biridir. Yukarıdaki analiz, metalleri keserken, aletin parça ile temas bölgesindeki sıcaklık erime sıcaklığını geçmediğinde, elektron enerjisinin öncelikle plastik deformasyon derecesine bağlı olan “sıfır” enerji tarafından belirlendiğini göstermektedir. .

Termoelektrik olaylar, sıcaklık gradyanının olduğu farklı iletkenler zincirinde elektromotor kuvvetlerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir, Seebeck etkisidir. Açık bir Peltier elektrik akımı içinden geçtiğinde, birbirine benzemeyen iki metalin birleşme yerindeki ısının geri dönüşümlü salınımının veya absorpsiyonunun etkisi. Peltier etkisi bir temas olayı değildir, çiftteki metallerin özelliklerine bağlıdır. Üçüncü termoelektrik etki, aynı anda bir sıcaklık gradyanı mevcudiyeti ile bir elektrik akımının aktığı homojen bir iletkende ısının tersinir salınım veya absorpsiyonundan oluşan Thomson etkisidir. Kuşkusuz, bu termoelektrik etkiler metalleri keserken meydana gelir ve kesmenin ayrılmaz EMF'sindeki termoelektrik bileşenin fraksiyonunu değiştirir.

Daha önce belirtildiği gibi, bir elektronun enerjisi plastik deformasyon etkisi altında değiştirilebilir. Bu fenomene düşük sıcaklıklı (ekzoelektronik) emisyon veya Cramer etkisi denir. Eksoelektronik emisyon, bir katının elektronik enerji spektrumunun bozulmasının ve ardından kusurların ortaya çıkmasıyla ilişkili elektronik yapısının yeniden yapılandırılmasının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Metalin kristal kafesindeki kusurların ortaya çıkmasına ve çoğalmasına yol açan, dislokasyon yoğunluğunu dört büyüklük mertebesinde artıran, metalleri kesme işlemine eşlik eden plastik deformasyondur. Bu nedenle, sıcaklık, oksidasyon ve faz dönüşümleri tarafından uyarıldığında plastik deformasyon, metalleri keserken "eksoelektronlar" olarak adlandırılan emisyondan sorumlu olan ana enerji etkisi türüdür.

Kağıt, kayan düzlemde metalleri keserken, kesme sırasında elektrik sinyallerinin oluşmasının ana nedeni olan metalin elektronlarını uyaran bir kristal kafes kusurları akışının lokalize olduğunu gösterir.

Yüksek enerjili elektronların emisyonu, yüksek bir vakumda meydana gelebilir. Ana aşınmanın yapışma olduğu durumlarda yüksek kesme vakumu oluşur. Yapışkan dikiş kırıldığında, mikroskobik hacimlerde hava preslenir. Konvansiyonel kondansatörün sargıları arasındaki boşlukta bir enerji alanının ortaya çıktığı dikkate alındığında, hızlı elektronların emisyonu alan emisyonu ile tanımlanabilir. Alan emisyonu, elektronların dalga özellikleriyle ilgili tamamen kuantum bir etkidir ve elektrik alanının rolü, karşılık gelen bir potansiyel bariyerin oluşumuna indirgenir. Harici bir hızlanan elektrik alanı, katının dışındaki potansiyel enerjiyi azaltır ve bir serbest elektron akışının oluşumunu gerektiren potansiyel bariyerin şeklini değiştirir.

Ses ve ultrasonik dalgalarla bir elektrik yükünün temel taşıyıcılarındaki bir artışa bağlı olarak katılarda EMF'nin görünümü, akustik etki veya stres dalgalarının emisyonu olarak adlandırılır ve kesme sırasında elektrik sinyallerinin üretilmesinin dördüncü nedenidir.

Gerilme dalgası emisyonu, takım ile iş parçası arasındaki gerçek temas noktaları deforme olduğunda, gerilme dalgalarının oluşması nedeniyle kesme sırasında meydana gelir. Çalışmada, temastaki yerel basınç yumuşak malzemenin elastik sınırını aşmazsa, o zaman deforme olan temastan malzemede bir elastik dalga yayıldığı not edilir. Basınç malzemenin akma noktasına ulaşırsa, cismin hacminde iki gerilim dalgası yayılır: arkasında elastik ve plastik. Lebedev I.A. voltaj dalgalarının emisyonunun etkisi altında ortaya çıkan potansiyel fark için bir bağımlılık elde etti. Elde edilen bağımlılığın analizi, voltaj dalgalarının emisyonundan kaynaklanan potansiyel farkın, malzemenin elektriksel ve akustik özelliklerine ve ayrıca yüzeylerin etkileşimi sırasında dalgaların yoğunluğuna bağlı olduğunu göstermektedir.

Metalleri işlerken, çeşitli frekanslarda salınımlar ve dalgalar ortaya çıkar, bu nedenle voltaj dalgalarının emisyonundan kaynaklanan EMF, frekans spektrumunun tüm bileşenlerine karşılık gelen EMF'nin toplamından oluşur. Bu, geniş bir frekans aralığında kesmenin EMF'sinde değişken bir bileşen olmasının nedenlerinden biridir.

Kesme EMF'sinin değişken bileşeni, kesme takımının ve iş parçasının temas yüzeylerindeki enerji dalgalanmalarını karakterize eder. Kesmenin EMF'sinin değişken bileşenindeki değişimin büyüklüğü ve doğası, kesici takımın aşınmasının büyüklüğünü etkileyen faktörlere bağlıdır. Bu faktörler şunları içerir: aletin ve parçanın fiziksel ve mekanik özelliklerinin yanı sıra heterojenliği, basıncı, gerçek temas alanı, bağıl hareket hızı, titreşim, temas eden yüzeylerin durumu, sıkışma ve kırılma süreçleri vb.

İlk kez, metallerin sürtünmesine dayanan EMF'nin değişken bileşeni A.D. Dubinin tarafından araştırıldı. Dubinin A.D. çeşitli faktörlere karşı sürtünen çiftlerin yüzey tabakalarındaki potansiyellerin değişiminin bağımlılıklarının bulunmasının, bu potansiyellerdeki değişim ile sürtünme olan yüzey aşınması miktarı arasında bağlantı kurmayı mümkün kılacağını belirtmektedir potansiyel, sürtünme çiftinin yüzey katmanındaki artan enerji sürecini karakterize eder ve yüzey katmanındaki sürtünme tarafından tahrip edilen kütle miktarına eşdeğerdir. Sürtünme işlemi hakkında söylenen her şey kesme işlemine de uygulanabilir.

Böylece, kesmenin EMF'si, aşağıdakilerden kaynaklanan EMF'nin toplamı olarak temsil edilebilir:

1) termiyonik emisyon (ET) dahil termoelektrik olaylar

2) ekzoelektronik emisyon (E EK);

3) alan emisyonu (E AB)

4) stres dalgalarının emisyonu (E XN) ve şu şekilde ifade edilir:

E = E T + E EK + E AB + E XH, B, (4)

20, 50 ve 100 m / dak kesme ve oluşumun görünüm bölgesinde, belirli bir hız için EMF - EF'nin gerçek değeri ile birlikte, yokluğuna karşılık gelen varsayımsal EMF - EF oluşumu da göz önünde bulundurulmuştur. 50 ve 100 m / dak'lık seçilen iki kesme hızı için EMF oranı ile karakterize edilen kesme EMF'sindeki nispi artışa göre, işlenecek malzemeler düzenlendi.

EMF'deki en büyük artış, ince taneli çelik 8KhF, molibden, berilyum, plastik çelik 10 ve nikele karşılık gelir. Başta karbon ve krom içeriği olmak üzere kimyasal bileşimde yakın olan çelikler yan yana yer alır. Karbon içeriği yüksek ve aşınma direnci yüksek takım çelikleri ilk sırada yer alırken, ince taneli ve plastik çelikler sırayı kapatıyor. Başka bir deyişle, eğilim sert metal takım malzemesi ile aynıdır. Karbür oluşturan elementlerdeki ve işlenmiş malzemedeki tanedeki artış, EMF'de bir artışa neden olur. Bu tür malzemeleri işlerken, E (V) eğrisi bükülme noktasına ve doygunluğa kesme hızından çok daha erken ulaşır. Bu malzemeler için, temas alanını karakterize eden R® / Rк oranı, ince taneli ve plastik malzemelere göre daha düşük olacaktır. Kesilen kesit tarafından belirlenen temas üzerindeki yük, temasta maksimum sayıda mikro çıkıntının gerçekleştirilmesi için koşullar yaratan daha küçük bir gerçek alanda gerçekleştirilir ve E (V) eğrisinin doygunluğu meydana gelir. daha düşük bir hız.

Hem işlenmiş malzemenin hem de aletin malzemesinin EMF'si üzerindeki etki mekanizmasının doğasında bulunan genellik, temas eden yüzeylere göre temelde simetrik olan önerilen EMF üretim modeli ile iyi bir uyum içindedir.

Bu nedenle, aynı adı taşıyan malzemelerin orta hız bölgesinde teması üzerine, sinyal değişken işaretlidir. Ortaya çıkan ortaklık, belirli bir sürtünme çifti olan EMF'nin üretilmesi açısından kesme işleminin simetrisi hakkında bir sonuca varmamızı sağlar. Daha sonra karbür oluşturan elemanların etkisi, işlenen malzemenin aşındırıcı etkisi ile ilişkilendirilir. Farklı ısıl işleme tabi tutulmuş bir 40X çelik çubuğunun parçaları için kesme EMF'sini karşılaştırırken, iki eğilim gözlenir: işlenen malzemenin sertliğinde bir artışla EMF'de bir artış ve EMF'de bir artış taşmanın tanecikliğinde bir artış ve plastik bir duruma geçişi ile. 40X çeliğin aşınma kapasitesinin paralel olarak arttığı bilinmektedir. Bununla birlikte, işlenmiş metalin sertliğinin EMF üzerindeki etkisinin ana mekanizması, arayüzdeki basınçtaki bir artıştır. İnce silikon işlenirken aşırı aşınma koşulları yaratıldı. Bu durumda, kesmenin EMF'si yüzlerce milivolta ulaşır, yani büyüklük sırasına göre artar. Termoelektrik modele göre, kesmenin EMF'sinin polaritesi anormaldir ve değeri, 2300 ° C'den fazla mümkün olan en düşük kesme sıcaklığını verir, bu hiçbir anlam ifade etmez.

Sonuç olarak, metallerin işlenebilirliğinin geleneksel özelliklerinin kesme EMF'si ile karşılaştırılması, işleme sırasında özelliklerinde gerçek bir değişikliği yansıttığı sonucuna varmamızı sağlar, yani. bilgilendirici bir sinyaldir.

Ekzoelektronik, alan emisyonu ve voltaj dalgalarının emisyonu elektronun “sıfır” enerjisini etkiler ve termoelektrik olaylar, elektronun toplam enerjisindeki “termal” enerjinin payını değiştirir. Yakın zamana kadar, termoelektrik olaylar (E = E T), kesme sırasında elektrik sinyallerinin üretilmesinin ana nedeni olarak kabul edildi. Bununla birlikte, dört bileşenin tümü eşdeğerdir ve dahası birbiriyle ilişkilidir. Aletin parça ile aynı temas yüzeyleri, termoelektronlar, eksoelektronlar, alan elektronları ve voltaj dalgalarının elektronları üretme kaynakları olabilir. Yukarıdaki analiz, kesme sırasında elektriksel olayları belirleyen bir elektronun enerjisinin, alet ve parçanın malzemesindeki elektron konsantrasyonuna, sıcaklığa ve plastik deformasyon derecesine bağlı olduğunu göstermektedir.

bibliyografik liste

1. O.V. Kretinin, A.P. Elenin İşleme sırasında takım aşınmasını değerlendirmek için parametre seçimi // Makineler ve aletler 1981 no. 2, s. 18-19.
2. Vasilyev S.V. EDS ve kesme sıcaklığı // Takım tezgahları ve aletleri, 1980, No. 10, s. 20-22.
3. Nikolaev O.S. Metallerin kritik durumu // “Relata Refero” serisi, 2006.
4. Lebedev I.A. Sürtünme koşulları altında katıların elektrikle uyarılmasının yaklaşık bir mekanizması // Katıların sürtünmesi, kesilmesi ve yağlanması sırasında elektriksel olaylar. M.: Nauka, 1973.-s.21-25.
5. Kostetskiy B.I. Makine parçalarının aşınma direnci // M.: Maşgiz, 1950 - s. 168.
6. Vasilyev S.V. İşleme modlarının düzeltilmesi için kesme sırasında elektriksel olayların araştırılması // Metodik öneriler M .: ENIMS, 1981. - s. 15.

Yayının görüntülenme sayısı: Lütfen bekle