1 сурет. Өңдеудің технологиялық әдістерінің жіктелуі

V= ,

бұл жерде D - негізгі кесу жиегінің қарастырылып отырған нүктесі жатқан шеңбер диаметрі, мм; n- айналу жиілігі, об/мм. Түзу сызықты қозғалыс берілістің көмекші қозғалысы болып келеді және саны жағынан беріліспен өрнектеледі S, об/мин.

Бірдей әрекеттенетін негізгі және көмекші қозғалыстың нәтижелі траекториясы кесудің нәтижелі қозғалысының бұрамалы траекториясы болып келеді. Оның көтерілу бұрышы кесу жылдамдығы мен беріліспен келесі тәуелділікпен байланыста:

tg (1)

Құралдардың негізгі кесу жиегі нүктелерінің, нәтижелі кесу қозғалысының бұрама траекторияларының беттері болып диаметрі D болатын цилиндрлік беттер (12 сур.). Нәтижелі кесу қозғалысы жылдамдығының векторы V , бұрама бетке жанама болып келетін жұмыс жазықтығында P жатыр. Негізгі кесу жиегінің әр түрлі нүктелері дайындаманың айналу осінен әр түрлі қашықтықта жатқандықтан, (1) теңдеуге сай негізгі кесу жиегі нүктелерінде V векторы әр түрлі мән мен көтерілу бұрышына ие.

12 сурет. Цилиндрлік беттерді бұрама траектория бойынша өңдеу сұлбасы

Көзбен шолып бақылау әдісі. Еркін кесуге түсетін үлгінің бүйір бетін жылтыратады және бетіне үлкен тор салынады. Аз жылдамдықпен кесу кезінде, үлгінің жылтыратылған бетіндегі тордың бұрмалануынан, көмескіленуінен және шытынуынандеформация зонасының өлшемі мен пішімі туралы жорамалдауға және кесіп алатын қабаттың біртіндеп жоңқаға айналғаны туралы сырттай түсінік құруға болады. Бұл әдіс өте кішкентай 0,2...0,6 м/мин аспайтын жылдамдықпен кесу кезінде қолдануға жарамды және жоңқалану процесіне сапалық түсініктеме береді.

Жылдамдықты кино түсіру әдісі. Егер үлгінің бүйір бетін және кесілген жоңқаны, жиілігі секундына 10000 кадр түсіретін жоғарыжиілікті кинокамерамен суретке түсірсе, қарстырылып отырған әдістің мүмкіндігі кеңейеді. Жоғары түсіру жылдамдығы, тәжірибеде қолданылатын кесу жылдамдықтарындағы жоңқалану процесінің ерекшеліктерін айқындайды.

Бөлгіш тор әдісі. Үлгінің бүйір бетіне квадрат тор немесе а х а = 0,05 х 0,15 мм өлшемді дәл шеңберлер жүйесін түсіреміз. Бөлгіш тор әр түрлі тәсілмен түсіріледі. Ең қарапайым және дәл тәсіл ПТМ -3 аспабында немесе әмбебап микроскопта алмасты индикатормен тырнау. Жоңқаның түбіндегі бөлгіш тордың өзгерген қуыстарының өлшемін құралды микроскоппен өлшейміз. Илемділіктің математикалық теориясын қолданып, бөлгіш тордың өзгерген өлшемдері бойынша, жоңқалану процесін сандық сипаттайтын параметрлерін, деформация зонасының пішімі мен өлшемін, деформация зонасының әр түрлі нүктелеріндегі деформация қарқындылығын анықтауға болады.

Микроқаттылықты өлшеу әдісі. Деформацияның илемділік дәрежесі мен деформацияланған материалдың қаттылығы арасында біржақты байланыс бар болғандықтан, жоңқа түбірінің микроқаттылығын өлшеу деформация зонасының әр түрлі көлеміндегі деформация қарқындылығы жөнінде жанама көрініс береді. Бұл үшін ПТМ-3 аспабында жоңқа түбірінің ір түрлі нүктесіндегі микроқаттылықты өлшейді және деформация зонасындағы жанама кернеудің шамасын табуға болатын, изосклерлерді (тұрақты қаттылық сызықтарын) салады.

14 сурет. Жоңқа элементіндегі бөлгіш тордың өзгеруі

Механикалық және рентгенографикалық әдістері. Бұл әдістер өңделген беттің астында жатқан, беткі қабаттың жағдайын зерделеуге қолданылады. Давиденко Н.Н. жасаған механикалық әдіс, кристалдық түйіршік размерінен үлкен дене жағында теңесетін, бірінші тұрғыдағы кернеуді анықтау үшін қолданылады. Рентгенографикалық әдіс көмегімен, кристал түйіршігінің ішіндегі екінші тұрғыдағы кернеуді, илемділік деформациясы салдарынан болған түйіршіктің майдалану дәрежесі мен текстура құрылуын зерделейді. Қалдық кернеу шамасы туралы рентгенограмманың интерференциялық сақиналарының жуылуы мен жылжуы бойынша, түйіршіктердің майдалану дәрежесі туралы - интерференциялық сақиналарды құрайтын нүктелердің үлкейуі бойынша, ал деформация текстурасының сипаты туралы -интерференциялық сақиналардың қалыңдауы бойынша жорамалдайды.

Кесу кезіндегі жоңқалану. Кесу кезіндегі алынатын қабаттың жоңқаға айналуы материалдың илемділік деформациясы процесінің бір түріне жатады. Илемділік деформациясының негізгі белгісі болып дененің сырт күштері әрекеттерінен тұтастығы бұзылмай, пішімінің қайтымсыз болып өзгеруі саналады. Дене көлемінің өзгерген жағдайын үш негізгі түрге бөледі: керілу, қысу және ығысу. Алынатын қабаттың жоңқаға айналу процесіне ығысу деформациясы жақын. Ығысу деформациясы - негізгі үш өстің біреуінің бойында деформация жоқ, екінші өстің бойында қысқару, үшінші өстің бойында соған тең ұзару деформациясы. Ығысу деформациясы таза ығысу және қарапайым ығысу болып бөлінеді. Таза ығысу кезінде бір өс бойымен бірқалыпты қысқару және оған перпендикуляр басқа өс бойымен бірқалыпты ұзару болады. АВСД квадраты дене көлемі өзгеріссіз, бірқалыпты күйінде конгруэнтті А, В, С, Д ромбқа айналады. Қарапайым ығысуда деформация дененің барлық нүктелерінің бір өске, денедегі нүктенің осы өспен арақашықтығына пропорционалды қашықтықта параллель бағытпен, екінші өс бағытында ығысуда. Қарапайым ығысу нәтижесінде АВСД квадраты, табаны мен биіктігі бастапқы квадраттың өлшеміндей тең шамалы параллелограммға айналады (15сур.).

а) б) в)
15 сурет. Ығысу деформациясы, таза және қарапайым ығысу (а-ығысу деформациясы, б-таза ығысу, в-қарапайым ығысу)

Жоңқалану процесі кесілетін қабаттың серпімді-илемділік өзгеру (қысу) процесі болып көрінеді. Металды кесу процесін келесі сұлбамен көрсетуге болады (16 сур.).

16 сурет. Кесілетін қабаттың жоңқаға айналу кезіндегі бірінші және екінші деформациялардың зоналары

Құралдың алдыңғы бетінде бірінші деформация зонасы (I). Бірінші деформация зонасы ОАВСД төбесі құрал жүзінде орналасқан сына пішімдес. Оның төменгі шегі ОА ойыс және кесу бетінің жалғасын кесіп өтеді. Зонаның жоғарғы шегі ОВ дөңес және оның ұзындығы ОА сызығының ұзындығынан 2...4 есе кіші. АВ сызығы алдыңғы кесу бетін жоңқаның бос жағымен біртіндеп түйіседі. ОА сызығынан солға қарай металдың кесілетін қабатының бұзылмағын түйіршіктері, ал оңға қарай материалдың жоңқаға тиісті түйіршіктері жатыр. Құралға байланысты V жылдамдығымен жылжи отырып кесілетін қабаттың түйіршігі, F нүктесінде өзгере бастайды және өз қозғалысының траекториясымен өткенде, деформация дәрежесі өсе бастайды. Түйіршік деформациясы Q нүктесінде аяқталады да , түйіршік жоңқаның түсу жылдамдығына тең, V жылдамдығына қол жеткізеді.

Көптеген эксперименттер көрсеткендей, еркін кесу кезінде де жоңқаның ені кесілетін қабаттың енімен салыстырғанда аз ғана үлкейеді, ал еркін емес кесу кезінде жоңқа енінің үлкеюі одан да аз. Сондықтанда, жоңқалану зонасындағы өзгеру жалпақ болады және кесілетін қабаткесу процесінде ығысу деформациясына ұшырайды. Осының негізінде ОА сызығы, ығыстырушы кернеулердің , материалдың ығысуы аққыштық шегіне тең ығысу жазықтығы болып келеді: = . Барлық I зона осындай беттерден тұрады. ОВ сызығы, соңғы ығыстырушы деформация іске асатын бет болады, ығыстырушы кернеулердің , кесілетін қабаттың материал жоңқасына айналу нәтижесінде, беріктелген аққыштық шегіне тең : = .

Егерде құралдың алдыңғы беті мен жоңқаның түйіспе беті арасында үйкеліс болмаса, онда кесілетін қабат түйіршігінің өзгеруі бітер еді. Айтылған беттер арасында барлық уақытта үйкеліс бар, сондықтан жоңқаның түйіспе беттеріне жақын жердегі түйіршіктер, бірінші деформация зонасынан шыққаннан кейін де өзгеруін тоқтатпайды. Осылай II екінші деформация зонасы, ОСД сызығы мен алдыңғы бетпен шектелген зона пайда болады. Екінші деформация зонасының ОД ені, жуықтап алсақ түйісу алаңының енінің жартысына С/2 тең, ал ең үлкен биіктігі Δ орташа есеппен алғанда жоңқа қалыңдығының «а» 0,1 құрайды. Зорев Н.Н. көрсеткендей, кесілетін қабат түйіршігі, екінші деформация зонасын өткенде, қатты өзгереді: II зонадағы деформация дәрежесі , жоңқаның орта деформациясынан 20 есе, немесе оданда көп есе үлкен.

Екінші деформация зонасының размері мен материал түйіршігінің деформация дәрежесі алдыңғы беттегі үйкеліс қарқындылығымен анықталады. Алдыңғы беттегі үйкеліс азайған сайын, екінші деформация зонасы мен деформация қарқындылығы азаяды. Кесілетін қабаттың қалыңдығы азайған, алдыңғы бұрыш ұлғайған және майлайтын сұйықтардың жақсысын қолданған сайын, II зона өлшемі кішірейе береді. Бұл жағдайда жоңқа түйіршіктерінің деформация дәрежесі оның қалыңдығы бойымен бірдей.

Бірінші және екінші деформация зоналарындағы болып жатқан күрделі физикалық құбылыстар, олардың сандық суреттемелерін қарапайым математикалық әдістермен беруге жол бермейді. Сондықтан инженерлік есептеулерде жоңқаланудың дәл моделін, оның қарапайым моделімен ауыстырамыз. Өндіріс жағдайында қолданылатын құралдың алдыңғы бұрышында, кесілетін қабаттың қалыңдығында, кесу жылдамдықтарында бірінші деформация зонасының FQ ұзындығы кішірейеді. Кесу бетіне ° бұрышымен көлбеу жатқан, ОЕ сызығына жақындап, ОА және ОВ шекаралары жылжиды. Ығысу деформациялары, қалыңдығы ΔХ болатын өте жұқа қабатта жиналады деп ойлауға мүмкіншілік береді, ал сырғу беттерінің жинағын, ығысудың шартты жазықтығы (УПС) деп аталатын, бір ғана ОЕ жазықтығымен алмастыруға болады.

Тәжірибе жүзінде өзгермелі жағдайда жалпақ болып келгендіктен, жоңқалану процесі қарапайым ығысу заңдылықтарына бағынады. Бұл жағдайды эксперименттік тексеру дәлелдейді.

Жоңқаның еніне қарай созылуын бақылағанда, екінші негізгі өсі бағытындағы деформация, кесу кезінде қарапайым ығысу деформациясынан басқа қысылу деформациясы барлығын

Бірақта оның үлесі, қарапайым ығысу деформациясымен салыстырғанда үлкен емес. Сондықтан да, инженерлік есептеулер кезінде қарапайым ығысудың өзгерген жағдайын алып, тек бір ғана ығысу жазықтығы бар қарапайым модельді қолдануға болады.

Артқы беттердің кесу бетімен үйкелісті жоғарылата отырып, кесу жиегінің артқы жағында құралдың артқы бетімен өңделген бет Δ шамасына көтеріледі. Δ шамасын серпімді «орнына келуден соң» деп атаймыз және Δ параметрлері өңделетін материалдың серіппелі қасиеттерімен анықталады. Материалдың серпімділігі үлкейген сайын Δ шамасы жоғарылайды.

Сұлбадан көріп отырғандай, ОА сызығы өңделетін материалға кесу бетінің сызығын Δ шамасына төмен түседі. Осының салдарынан өңделген тетіктің беткі қабаты өзінің физика-математикалық көрсеткіштері бойынша негізгі материалдан өзгеше. Беткі қабатта қалып қалған кернеулер пайда бола бастайды және оның микроқаттылығы, құрылымы, фазалық және химиялық құрамдары өзгереді.