Физические основы процесса резания.
Процесс резания является сложным физическим процессом, который сопровождается многими явлениями: трением, тепловыделением, износом инструмента, завиванием и усадкой стружки, образованием нароста и т.д.
Иван Августович Тиме представил следующую схему стружкообразования: под действием резца, срезаемый слой подвергается сначала упругому, а потом пластическому сжатию. При пластической деформации происходит смещение сжимаемого слоя по поверхности резца и в дальнейшем отрыв от заготовки, таким образом образуется элемент стружки, т.к. процесс резания обычно идет при значительных скоростях, то отдельные элементы стружки не успевают отделяться друг от друга и образуется стружка в виде сплошной полосы.
Типы стружек.
При обработке пластических материалов типа стали образуются следующие типы стружек:
· элементная – при малых скоростях резания;
· ступенчатая – на средних скоростях резания;
· сливная – при больших скоростях резания.
При обработке чугуна образуется стружка надлома, т.к. материал хрупкий.
Усадка и завивка стружки.
В процессе резания происходит изменение размеров стружки по сравнения с размерами срезаемого слоя – это называется усадкой. Основной причиной является пластическая деформация в зоне резания. Продольная усадка – уменьшения длины, поперечная – увеличение ширины стружки.
Степень усадки 
.
Степень усадки зависит от свойств материала заготовки, углов резца, элементов режима резания.
Причины завивания стружки:
· пластическая деформация в зоне резания;
· неравномерное остывание стружки, вызывающее температурные напряжения и деформацию;
· перемещению стружки мешает резец.
Чтобы дробить стружку применяют стружколомы.
Образование нароста в зоне резания.
При определенных условиях обработки на передней поверхности резца вблизи режущей кромки образуется нарост – масса частиц обрабатываемого материала, которые крепко сцеплены с поверхностью резца. Твердость нароста выше твердости обрабатываемого материала, поэтому при появлении нароста резец начинает работать наростом, что ухудшает качество обработки, т.к. изменяются углы резца и его размеры. Нарост образуется постепенно в результате затормаживания и высокой температуры, которая как бы приваривает частички к резцу. Достигнув определенного размера, нарост срывается и уносится со стружкой. Частично он налипает на обработанную поверхность, что ухудшает ее качество. Нарост наиболее интенсивно образуется при скоростях 15-30 м/мин; при меньших скоростях недостаточна температура, при больших уменьшается трение.
Упрочнение в зоне резания (наклеп)
В процессе резания пластически деформируется не только срезаемый слой, но поверхностный слой обработанной поверхности детали. Это приводит к повышенной твердости и износостойкости. Величина наклепа зависит от свойств материала заготовки, вида обработки (черновая, чистовая), углов инструмента и т.д. После чистовой обработки наклеп не велик и улучшает эксплуатационные свойства детали, после черновой обработки он может быть значительным и затруднять процесс дальнейшей обработки. Поэтому после черновой обработки нередко производится промежуточный отжиг, убирающий наклеп.
Смазывающе-охлаждающие технологические средства
СОТС разделяются на:
· твердые СОТС – неорганические материалы со сложной структурой, твердые органические соединения, полимерные пленки и ткани;
· СОЖ – водные растворы минеральных электролитов, эмульсии, масла, расплавы металла и др.;
· пластичные смазывающие вещества – густые продукты занимающие промежуточное положение между жидким и твердым. Это загущенные масла (мыльные, углеводородные, неорганические, органические).
· газообразные смазывающие вещества – азот, двуокись углерода, распыление жидкости.
К СОТС предъявляются следующие требования:
· не вызывать коррозию
· не оказывать вреда на рабочего
· не воспламеняться при температуре обработки
· быть устойчивой при эксплуатации и хранении
При черновой обработке – водные растворы электролитов.
При чистовой обработке – минеральные масла и сульфофрезол.
При обработке хрупких материалов – сжатый воздух, углекислоту.
· СОЖ: большой расход (10-16 л/мин), разбрызгивание, слабое смазочное действие;
· Струйное охлаждение: 1,5-2,0 МПа, 0,5 л/мин, необходимость применения наносов;
· Распыление жидкости: 200-400 грамм/ч.