Механическая обработка – это экономическая деятельность. Это значит, что важными являются как технические, так и экономические аспекты результата (произведенной продукции). Недавно к этому добавились еще и аспекты, связанные с производственными условиями [КДВ41] (шум, запах, здоровье и безопасность), а также охрана окружающей среды. Важность показателей существенно изменяется в зависимости от конкретного случая.
Обрабатываемый материал существенно влияет на результаты механической обработки. В литературе по моделированию наибольшее внимание уделяется влиянию механических свойств на процесс стружкообразования и силы резания. На практике часто более важным является рассмотрение очень существенного влияния обрабатываемого материала на повреждаемость инструмента и его стойкость и, поэтому, на выбор инструментов и режима резания. Много внимания также уделяется объяснению влияния обрабатываемого материала на стойкость инструмента с точки зрения физических и химических процессов. Чисто практический метод является полностью эмпирическим. Согласно ему обрабатываемые материалы со сходными свойствами группируются в классы по обрабатываемости (см., например, информационный листок VDI 3323 по обрабатываемости резанием труднообрабатывамых материалов (VDI 3323 Information on applicability of hard cutting materials for machining by chip removal), для которых константы в уравнениях стойкости определяются экспериментально.
Величины деформации, скорости деформаций и температуры, возникающие при резании на несколько порядков больше чем те, что могут быть получены на современных стендах (по испытанию материалов). Вдобавок разработчики моделей процессов механической обработки обращаются к множеству обрабатываемых материалов на несколько порядков большему, чем это делают разработчики моделей других металлообрабатывающих процессов. Как отмечается Армарего (Armarego) [[21]], Веньювайнодом (Venuvinod) [[22]] и др., решением этой проблемы является понимание процесса резания, как метода испытания материала. Школа Армарего достигла особых успехов в прогнозировании сил резания для множества практически применяемых процессов механической обработки (точение [[23]], концевое фрезерование [[24]], торцевое фрезерование [[25]] и ряд процессов сверления [[26]][[27]]) на основе общей базы данных свойств обрабатываемых материалов (в том числе угол сдвига, угол схода стружки, силы на режущей кромке, напряжения сдвига и коэффициент трения между стружкой и инструментом), полученных из испытаний каждого обрабатываемого материала простым косоугольным резанием инструментом с одной режущей кромкой. Существует связанная с этим проблема, заключающаяся в том, что зависимость между маркировкой обрабатываемого материала, будь то стандартная маркировка или коммерческая, используемая поставщиками материалов, и его действительными свойствами, важными при механической обработке, очень слабая. Различные партии одного и того же номинально определенного по составу материала могут сильно различаться по термо-механическим свойствам и, как следствие, при испытаниях резанием - силами резания, качеством обработанной поверхности и стойкостью инструмента.
Подобные проблемы также связаны с инструментальным материалом и СОЖ.
Трение и износ на передней и задних поверхностях имеют особое значения при резании металлов. Здесь возникают значительно более сложные явления. Явления, возникающие в масштабах поверхностей инструмента зависят от локальных значений напряжений, скоростей и температур, а также локальных свойств обрабатываемого и инструментального материалов, СОЖ. При экстремальных значениях давлений и температур могут возникнуть химическое и физическое взаимодействие между тремя элементами (обрабатываемый материал, инструментальный материал и СОЖ[6])[КДВ42] , что может существенно изменить известные свойства материалов этих элементов.
Наиболее загадочным элементом является СОЖ. Часто пользователям (потребителям) совершенно неизвестны составы и фундаментальные свойства СОЖ. Кроме того, современные покрытия также приводят к сложностям. В этом случае рассмотрение границы между инструментальным и обрабатываемым материалами, как классической задачи о двух телах, является неприемлемым упрощением даже для первоначальных исследований.
Объем материала подвергающийся механическому воздействию в процессе резания [ЗВА43] значительно меньше, чем в других процессах формообразования. Размер, форма и рассеяние зерен и металлургических фаз (как результат термообработки) существенно влияет на характер стружкообразования. Вследствие этого, концепция непрерывной пластичности может быть неадекватной и может быть необходимо рассмотрение мезопластичности. Малые размеры зоны резания требуют от нас осознания размерных эффектов [[28]] и влияния дислокаций [[29]]. В некоторых случаях толщина среза сравнима с шероховатостью [КДВ44] режущей [ЗВА45] кромки (недостаток остроты режущей кромки), так что влияние на силы резания застойной зоны и эффектов «вспашки» на округленной режущей кромке может быть значительным. Несмотря на большое количество попыток, до сих пор не разработано удовлетворительных моделей этих явлений на режущей кромке, в результате чего при разработке большинства моделей для сил резания вынуждены делать нереальное допущение об идеальной остроте режущей кромки.
Ситуация в обработке резанием совершенно отлична от других процессов формообразования[КДВ46] , в которых существуют в основном две различные ситуации:
а) получаемая геометрия заготовки полностью определена геометрией инструмента. Так при прессовании; внутреннее распределение напряжений и деформаций, а также потребных сил определяется свойствами материала и трением на поверхностях контакта заготовки с инструментом;
б) входные силы и энергия определяются станком, а результирующая деформация определяется сопротивлением материала деформации и трению.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.