Аналитические модели оценки средних температур в плоскостях сдвига и контакта инструмента со стружкой были разработаны Ловьеном (Loewen) и Шоу (Shaw) [[63]], Чао (Chao) Триггером (Trigger) [[64], [65]] и др. Предположения о непрерывном контакте на передней и задней поверхностях были основными допущениями. Решения Каслоу (Carslaw) и Джаегера (Jaeger) для равномерно и ортогонально движущегося прямоугольного источников теплоты сыграли ключевую роль в этих моделях [[66]]. Решение для движущегося источника теплоты впоследствии было обобщено на случай косоугольного движения [[67]], что позволило создать модель температур на передней поверхности, возникающих при косоугольном однолезвийном резании [[68]]. Недавно Стефенсон (Stephenson) сравнил ряд моделей для расчета температур на передней поверхности с результатами ее (температуры) измерений методами регистрации инфракрасного излучения и термопары и сделал вывод, что модели Ловьена и Шоу, а также Веньювинода показали наилучшее совпадение [[69]]. Модели температур на передней поверхности являются важными при моделировании износа на передней поверхности (кратерного износа), в то время как модели температур на задней поверхности важны при моделировании износа по задней поверхности. Тем не менее, допущение о непрерывном контакте по задней поверхности является сомнительным когда, как это происходит во многих случаях, по задней поверхности преобладает адгезионный вид износа. Адгезионный износ предполагает частичный контакт в районе неровностей контакта. Поэтому Веньювинод модифицировал модель Триггера и Чао приняв во внимание повышение термического сопротивления на задней поверхности [[70]]. Эта модель пересмотрела много неопределенностей существующих при связывании контактной температуры по задней поверхности с износом по задней поверхности. Особенно была отмечена связь между износом и упрочнением обработанной поверхности.
Общие замечания по теориям плоскости сдвига
Все теории плоскости сдвига дают только ограниченной численное совпадение с результатами эксперимента особенно при различных обрабатываемых материалах. В модели плоскости сдвига предел текучести обрабатываемого материала предполагается неизменным в процессе деформирования. Поэтому в этих моделях не может быть принято во внимание влияние деформаций, скоростей деформаций и температур на изменение предела текучести, и таким образом, фактически исключается из рассмотрения влияние скорости резания. Допуская изменения предела текучести, в условиях обработки закаленных сталей (в условиях обработки упрочняющихся обрабатываемых материалов), Кристоферсон (Christopherson) и др. [[71]] модифицировал уравнение Хенки (Hencky) равновесия напряжений. Это исследование ясно показало, что разрывы в скорости, такие как возникающие в плоскости сдвига уже неприемлемы поскольку допускают бесконечные градиенты и должны использоваться теории конечных пластических зон (деформаций).
Стружка всегда криволинейна, направлена вверх от передней поверхности и боковыми сторонами параллельна передней поверхности[КДВ58] . Оба явления не могут быть объяснены при помощи плоской поверхности сдвига. Кроме того, во всех случаях когда имеется вершина инструмента плоская поверхность сдвига не может существовать. Во всех этих случаях должна присутствовать трехмерная криволинейная поверхность сдвига. Геометрия этой поверхности сдвига может быть полностью рассчитана из главного движения (часто вращения заготовки или инструмента), геометрии режущей кромки, движения стружки и ее толщины [[72]], [[73]]. В ранних публикациях наличие криволинейной поверхности сдвига казалось причиной образования криволинейной стружки. Вон Луттервелт (Van Luttervelt) показал, что существует несколько причин образования стружки с определенной кривизной [[74]]. Как следствие криволинейная поверхность сдвига должна присутствовать. Поразительный результат этих исследований заключается в том, что поверхность сдвига в большинстве случаев проходит не через режущую кромку, а несколько выше (на) передней поверхности. Эта немногим более сложная модель позволяет объяснить определенные явления при резании значительно лучше, чем это (возможно с помощью) простых моделей плоскости сдвига. Например, наличие граничного слоя между инструментом и стружкой. Динамические модели даже позволяют объяснить сегментирование стружки [[75]]. Из-за сложностей моделей с криволинейными поверхностями сдвига они не часто используются для целей отличных от изучения форм стружки, таких как (моделирование) сил резания, температур и др.
Палмер (Palmer) и Оксли (Oxley) [[76]], в своих ранних работах, наблюдали процесс образования стружки используя метод скоростной киносъемки. Эта работа показала, что зона сдвига в которой образовывалась стружка, имела значительную ширину. Анализируя напряжения в этой зоне было показано, что для получения хорошего совпадение между расчетной и экспериментальной величинами сил следует принимать во внимание изменение предела текучести. Последующие исследования течения (материала) вдоль площадки контакта инструмента со стружкой были выполнены Энахаро (Enaharo) и Оксли [[77]]. Они построили поле линий скольжения и соответствующий годограф (скоростей) для заданного набора условий. Сравнение линий тока построенные на основании годографа с экспериментально (определенными) линиями тока, которые были ими получены для течения вокруг округленной режущей кромки, ясно показало применимость моделей поля линий тока.
Рус (Roth) и Оксли [[78]], в более поздних работах, построили поле линий скольжения по измеренным скоростям течения. Эта модель дала распределение гидростатических напряжений вдоль граничных линий скольжения. Условия скорости примерно удовлетворяли граничные условия по скоростям. Было показано, что условия равновесия сил резания [КДВ59] в этой модели выдерживаются.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.