Obrabotka Metallov 2009 No. 3

УДК 621.923 ПОСТРОЕНИЕ ЗОНЫ ПЛАСТИЧНОСТИ ДЛЯ РЕАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПЕРЕДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА А.В. ПРОСКОКОВ, доцент, канд. техн.наук, Юргинский технологический институт (филиалТПУ), г. Юрга Показано, что, получив реальную схему линий скольжения для режущего инструмента, возможен более точный рас- чет напряженно-деформированного состояния (НДС) в зоне стружкообразования. Эти данные могут явиться исходным материалом при расчетах температуры, а также при прогнозировании износа инструмента. It is shown that after the real scheme of cutting tool slide lines was made, a more accurate calculation of stress deformity state in chip formation zone became possible. These data can serve as initial material at temperature calculating and at tool wear forecasting as well. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СО- СТОЯНИЕ, ЗОНА СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ, ПЛАСТИЧНОСТЬ. В настоящее время вопрос о разработке адекватной модели процесса резания, описывающей взаимосвязь напряжений и деформации в зоне стружкообразования и на рабочих поверхностях режущего инструмента, а также формирование стружки и поверхностного слоя остается открытым. В известных моделях стружкоо- бразования различных авторов передняя поверхность, как правило, представлена прямой линией либо их со- четанием. В то же время современный металлорежу- щий инструмент имеет очень сложную топографию передней поверхности, что оказывает значительное влияние на происходящие процессы стружкообразо- вания. Учитывая это, расчеты, выполненные по из- вестным схемам, оказываются приближенными. Построение предлагаемой схемы основано на свой- ствах линий скольжения [2]. Согласно теории пластич- ности для плоского напряженного и деформированно- го состояния линии скольжения представляют собой два семейства взаимно ортогональных криволиней- ных координат, вдоль которых действуют максималь- ные касательные напряжения. Если удается построить кинематически возможное поле линий скольжения, то возможен и расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) в зоне стружкообразования. Форма и размеры зоны пластичности, прилегаю- щей к лезвию, зависят от условий трения на перед- ней и задней поверхности, которые, в свою очередь, определяются закономерностями распределения кон- тактных напряжений на трущихся площадках между передней поверхностью и стружкой и между задней поверхностью и заготовкой [1]. Поэтому для постро- ения линий скольжения необходимы величины и за- коны распределения контактных нагрузок. Известно [2], что углы наклона линий скольжения при выходе на контур зависят от величины касатель- ного напряжения на контуре и могут определяться по формуле τ = – k cos 2 w , (1) где k = σ m /2 – максимальная величина касательных напряжений при пластической деформации; σ m – предел текучести обрабатываемого материала, w – угол между касательной к линии скольжения и осью у д в данной точке. Зададим эпюру распределения касательных кон- тактных напряжений уравнением параболы: (2) Если приравнять выражения (1) и (2), то для дан- ного закона изменения касательных напряжений можно получить зависимость угла выхода линий скольжения на длине контакта: Из закона трения Амонтона–Кулона коэффициент трения в рассматриваемой точке контактной поверх- ности определится отношением касательного кон- тактного напряжения к нормальному в той же точке передней поверхности [1]: μ n = τ n /σ n . (3) Угол трения θ на передней поверхности, задающий направление осей главных напряжений в точке А кон- такта (рис. 1), определяется через коэффициент тре- ния известным соотношением: θ = arctgμ n . (4) ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ № 3 (44) 2009 39