Изменение работы резания под влиянием нанесенного на обрабатываемую поверхность покрытия

Abstract

RU: В работе рассматриваются вопросы, связанные с выбором состава и способа применения смазочно-охлаждающей технологической среды (в виде слоя стеариновой кислоты), нанесенной на обрабатываемую поверхность, и ее влияния на механизмы резания. Показано, что при резании металлов наблюдается сложное взаимодействие металлических поверхностей, которое является следствием сложных физико-химических процессов, протекающих на контактных и близлежащих к ним поверхностях инструмента, стружки и обрабатываемой детали, и зависит от большого числа факторов, совокупность которых предопределяет конкретный результат применения технологической среды в данных условиях. Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что основными компонентами в работе резания являются работа деформации сдвига в плоскости сдвига, работа трения по передней грани резца и работа формирования слоя с измененной структурой при резании. Среди этих компонентов работа формирования слоя с измененной структурой является основной при резании с микроскопической глубиной. Получены уравнения определения работы деформации сдвига в плоскости сдвига и работы трения по передней грани, выявлена их доля в изменении работы резания для случаев резания меди всухую и с покрытием на обрабатываемой поверхности. Установлен эффект действия покрытия на силу сопротивления резанию, который проявляется в уменьшении усилия вдавливания. Показано, что происходящее при этом уменьшение работы резания обусловлено в большей степени уменьшением работы деформации сдвига; в работе трения по передней грани резца происходит уменьшение результирующей силы сопротивления резанию вследствие сокращения поверхности сдвига. Сделан вывод, что основное уменьшение работы резания в случае нанесения на обрабатываемую поверхность соответствующего покрытия (слоя стеариновой кислоты) обеспечивается снижением работы деформации сдвига в результате увеличения угла сдвига, в то время как меньшая часть обеспечивается изменением работы трения по передней грани резца. EN: The paper deals with the issues related to the choice of the composition and method of application of the lubricating-cooling technological medium (in the form of a layer of stearic acid) applied to the surface to be treated, and its influence on the cutting mechanisms. It is shown that when cutting metals, a complex interaction of metal surfaces is observed, which is a consequence of complex physicochemical processes occurring on the contact and nearby surfaces of the tool, chips and workpiece, and depends on a large number of factors, the combination of which predetermines the specific result of the application of technological environment in these conditions. The experimental studies carried out made it possible to establish that the main components in the work of cutting are the work of shear deformation in the shear plane, the work of friction along the leading edge of the cutter and the work of forming a layer with a changed structure during cutting. Among these components, the work of forming the restructured layer is central to the cutting process to microscopic depths. Equations for determining the work of shear deformation in the shear plane and the work of friction along the front face are obtained, their share in the change in the cutting work for cases of dry cutting and with a coating on the processed surface is revealed. The effect of the coating action on the cutting resistance force, which manifests itself in a decrease in the indentation force, is established. It is shown that the resulting decrease in the work of cutting is largely associated with a decrease in the work of shear deformation; when friction works on the leading edge of the cutter, the resulting cutting resistance force decreases due to a decrease in the shear surface. It is concluded that the main reduction in the work of cutting when applying a suitable coating (stearic acid layer) on the surface of the workpiece is provided by a decrease in the work of shear deformation as a result of an increase in the shear angle, and a smaller part is provided by changing the work of friction along the leading edge of the cutter. UK: У роботі розглядаються питання, пов’язані з вибором складу і способу застосування мастильно-охолоджувального технологічного середовища (у вигляді шару стеаринової кислоти), нанесеної на оброблювану поверхню, та її впливу на механізми та режими різання. Показано, що при різанні металів спостерігається складна взаємодія металевих поверхонь, яка є наслідком складних фізико-хімічних процесів, що протікають на контактних і прилеглих до них поверхнях інструменту, стружки та оброблюваної деталі, і залежить від великої кількості факторів, сукупність яких зумовлює конкретний результат застосування технологічного середовища в даних конкретних умовах. Проведені експериментальні дослідження дозволили встановити, що основними компонентами в роботі різання є робота деформації зсуву в площині зсуву, робота тертя по передній грані різця та робота формування шару зі зміненою структурою при різанні. Серед цих компонентів робота формування шару зі зміненою структурою є основною при різанні з мікроскопічною глибиною. Отримані рівняння визначення роботи деформації зсуву в площині зсуву та роботи тертя по передній грані, виявлені їх характер та частка в зміні роботи різання для випадків різання міді насухо та з покриттям на оброблюваній поверхні. Встановлено ефект дії покриття на силу опору різання, який проявляється в зменшенні зусилля вдавлювання. Авторами вказується, що при цьому відбувається зменшення роботи різання, яке обумовлено, більшою мірою, зменшенням роботи деформації зсуву. В роботі тертя по передній грані різця спостерігається зменшення результуючої сили опору різання внаслідок скорочення поверхні зсуву. Зроблено висновок, що основне зменшення роботи різання в разі нанесення на оброблювану поверхню відповідного покриття (шару стеаринової кислоти) забезпечується зниженням роботи деформації зсуву в результаті збільшення кута зсуву, в той час як менша частина забезпечується зміною роботи тертя по передній грані різця.