1 сурет. Өңдеудің технологиялық әдістерінің жіктелуі

Кесілетін қабаттың ұзындығы L, қалыңдығы a, ені b болғанда, жоңқа ұзындығы L , қалыңдығы а , ені b болады, бұл жерде L > L, а >a, b > b. Жоңқа өлшемдерінің өзгеру дәрежесі, кесілетін қабатпен салыстырғанда пішімнің өзгеруінің үш коэффициентімен сипатталады. Шөгу немесе қысқару коэффициенті K , қалыңдау коэффициенті K және кеңейту коэффициенті K ; K =L/ L ; K = а /a; K = b / b. Коэффициенттер жоңқа өлшемдерінің, сәйкес кесілетін қабат өлшемдерінен үлкен немесе кіші екендігін көрсетеді. Жоңқа көлемі кесілетін қабаттың көлеміне L·а· b = L · а · b тең болғандықтан L/ L = а /a · b / b немесе K = K · K .

Еркін кесу кезінде жоңқаның кеңейуінің онша көп еместігі анықталды, ол кесу қабатының 5...15% құрайды, ал қысқару мен қалыңдауы 250...600%, кейде одан да көп бағаланады. Сондықтан да жоңқаның кеңейуін ескермеуге болады және K = K деп санаймыз. Бұл айтылғанның бәрі иірмелі жоңқаға әділ болады. Жоңқа өлшемдерінің өзгеруі кесілетін қабаттың өлшемдерімен салыстырғандағы өзгерістері, жоғары илемділік деформациясының болуы мен өзгеру процесстерінің сыртқы көріністері болып келеді және материалдың күрделі-кернеу жағдайының пайда болуымен, оның өзіне ғана тән қирауы, текстурасының, құрылымының және физика-химиялық қасиеттерінің өзгеруімен байланысты. Аталған коэффициенттер жоңқа мен дайындаманың кесілетін қабатының сызықтық өлшемдері арасындағы қарапайым қатынасты көрсетеді. Жоңқаның шөгу коэффициентін екі әдіспен анықтауға болады: жоңқаның ұзындығын өлшеу және жоңқаның салмағын өлшеу. Жоңқаның шөгу коэффициенті кесілетін қабаттың өзгеру дәрежесінің сандық көрсеткіші бола алмайды, өйткені кесу зонасындағы жоңқаның бұйралануы мен ұсақталуы кезіндегі алғашқы деформацияны да, қосымша деформацияны да ескереді.

Жоңқаның шөгу коэффициентіне негізгі әсер етуші: дайындама материалының түрі мен механикалық қасиеттері, γ⁰, α, υ және қолданылатын СОЖ.

Кесілетін қабат пен жоңқа размері Жоңқа шөгуінің есептеу коэффициентін анықтауға

арналған сұлба

18 сурет. Жоңқаның шөгуі

Құралдың осы қашықтыққа келесі орын ауыстыруында процесс қайталанады және т.с.с. Кесілетін қабаттың иірмелі жоңқаға айналуы, ығысқан қабаттардың арасындағы байланыстың бұзылмаған қалпында, жоңқа материалының тегістігін бұзбай, материалдың дәл қабаттарының шартты ығысу бетімен, бірізді және үздіксіз ығысулар нәтижесінде болады.

Егерде mnpq параллелограммының өзгеру сұлбасын қарапайым ығысу кезіндегі өзгерумен салыстырсақ, онда олардың бірдейлігі көрінеді, ал ∆S қашықтығы абсолютті ығысу болады.

Материал қабатының шартты ығысу бетімен ығысуы неліктен және бұл ығысу қай уақытта басталады. Құралдың алдыңғы беті кесілетін қабатқа N күшімен әсер етеді. Бұл күш үйкеліс күшін F=μ·N тудырады. N және F күштерін қосып, кесу бетіне ω⁰бұрышымен көлбеу әсер ететін жоңқалану күшін R=F+N аламыз. R күшін екі күшке жіктейміз: ығысу жазықтығына перпендикуляр P_N және ығысу жазықтығына параллель P_τ . P_N күші ∆х қалыңдықты ығыстырылатын қабатты қысады, ал P_τ күші оны жақындатады. Жоңқалану кезіндегі ығысу процессін, ығысу күші деп аталатын P_τ күші шақырады. Ығысу деформациясы, ығысу кернеуі ығысудың аққыштық шегіне тең болғанда басталады. Ығысудың шартты жазықтығындағы ығыстыру кернеуі тікбұрышты кесу кезінде τ= P_τ/mn·b, тең болады, бұл жерде b – кесілетін қабат ені. mn=a/sinβ болғандықтан, τ= P_τ·sinβ/a·b аламыз, бірақта ығыстыру күші P_τ=R·cos(ω+β) тең болады. Соңғыны орнына қойып алатынымыз:

τ=R·cos(ω+β)sinβ/a·b (2)

Жоңқалану процессі τ≥τ_S , болғанда басталады, мұнда τ_S-аққыштық шегі.

Шартты ығысу жазықтығында орналасқан материалдың аз көлемінің кернеулі жағдайы мен жанама және көрсетілген жазықтықтың бойымен нормальды кернеулердің өзгеруі сұлбада көрсетілген(22 сур.).


20 сурет. Иірмелі жоңқаның пайда болуы
Өңделетін материалдың түрі мен қасиеттеріне, құралдың алдыңғы бұрышының шамасына, кесілетін қабаттың қалыңдығына және кесу жылдамдығына тәуелсіз түрде шартты ығысу жазықтығы бойындағы жанама кернеулер тұрақты шамады болады. Нормальді кернеулер басқаша бөлінеді.

Құралдың үлкен γ⁰ мәнінде және алдыңғы беттегі үйкеліс коэффициенті аз болғанда, нормальді кернеулер құрал жүзіне жақындаған сайын кішірейе бастайды және кейбір нүктелерде шартты ығысу жазықтығы өзінің белгісін теріске ауыстыруы мүмкін. Құралдың бұрышы кеміген сайын және үйкеліс коэффициенті ұлғайса көрсетілген эпюр біртіндеп эпюр түріне ауысады, бұл жерде нормальді кернеулер белгісінің тұрақтылығын сақтай отыра, құрал жүзіне жақындай ұлғаяды. Демек, жалпы жағдайда шартты ығысу жазықтығы бойындағы «δ», жанама кернеулерден ерекше, олар тұрақты емес. Бұл процесстің ерекшелігі жанама кернеулер шамасына нормальді кернеулердің әсерінің жоқтығы.

22 сурет. Шартты ығысу жазықтығындағы кернеулі жағдай сұлбасы

а) алыс түйіршіктің элипсоидқа айналу сұлбасы б) деформация текстурасы сызықтарының сұлбасы

23 сурет. Деформация текстурасы сызықтарының сұлбасы
Қатынасты ығысу қарапайым ығысу деформациясының өлшемі болып келеді. Кесу кезіндегі қатынасты ығысуды анықтайық (20 сур.). Сурет негізінде абсолютті ығысу шамасы ∆S = qk+kq_1. Ығыстырылатын қабаттың Δх қалыңдығымен qk және kq кесінділерін көрсетеміз: qk = ∆х·ctgβ, kq₁ = ∆х·ctgδ =∆х·tg(β- γ). Сонда ∆S=∆х·[ctgβ + tg(β- γ)]. =∆S/∆х болғандықтан, қатынасты ығысуды анықтауға арналған өрнек: = ctgβ+ tg(β- γ) (3)

Құралдың алдыңғы бұрышы белгілі болғанда, қатынасты ығысуды анықтау үшін ығысу бұрышының шамасын білу қажет. Ығысу бұрышын жоңқаның ұзындығы арқылы анықтауға болады. Құралдың ΔL қашықтыққа ауысуы кезінде пайда болған жоңқаның ұзындығы ΔL тең болады (13 сур.). ∆qmq₁ өрнектен алатынымыз ∆L_с/sinβ = ∆L/sinδ = ∆L/cos(β- γ) және ∆L_с/∆L₀ = cos(β- γ)/sinβ. ΔL/ ΔL қатынасы шөгу коэффициенті немесе жоңқаның қысқаруы деп аталады, ал өрнекті:

K_L= cos(β- γ)/ sinβ (4), Тиме формуласы деп білеміз. Тиме формуласын қолданып, ығысу бұрышын жоңқаның шөгу коэффициенті арқылы көрсетеміз: K_L=cosβ·cos γ+ sinβ·sin γ/sinβ= ctgβ· cosγ+ sinγ, осыдан кейін: tgβ= cosγ/ K_L- sinγ (5)

24 сурет. Қатынасты ығысу мен жоңқаның шөгу коэффициентінің әртүрлі алдыңғы бұрыш мәніндегі өзара байланысы
Деформацияның бірінші зонасын жалғыз ғана ығысу жазықтығымен ауыстырған кездегі кесілетін қабаттың жоңқаға айналу процессін едәуір әсерлесе де, Тиме формуласы жоңқаның шөгу коэффициенті мен ығысу бұрышы арасындағы байланысты дәл көрсетеді, өйткені иірмелі жоңқа материалы тұтастығының шартын көрсетеді. Бұл формулалар экспериментпен дәлелденеді.

(5) формуланы қолданып, қатынасты ығысу мен жоңқаның шөгу коэффициенті арасындағы тікелей байланысты табуға болады. (5) формуланы (3) өрнекке қойып, табамыз:

l = формуласындағы қатынасты ығысу шамасын біле отырып, деформацияның қарқындылығын l анықтауға болады.

Кесу процесіне деформацияның жоғарғы дәрежесі және осыған сәйкес шартты ығысу жазықтығы бойындағы ығыстырушы кернеулердің үлкен шамасы тән. 2,5...3 есе кесу кезінде, ығыстырушы кернеулер созылу мен қысылу кезіндегіден 1,5 есе көп екендігі эксперимент түрінде дәлелденген.

Ығысудың шартты жазықтығымен іске асатын ығысу жылдамдығын υ 22 суретте анықтауға болады.

25 сурет. Материалдарды кесу кезіндегі жылдамдықтар сұлбасы

υ_τ=υ·cosγ/cos(β- γ) (7)

Қатынасты деформацияның деформация уақытына қатынасына тең деформация жылдамдығын έ анықтауға болады. Деформация уақыты ығысу жылдамдығына υ_τ бөлінген, абсолютті ығысу шамасына ΔS тең. Онда деформация жылдамдығы тең болады:

έ= (8)

Қазіргі уақытта деформация өтетін қабаттың Δx сандық шамасы туралы дәл мәліметтер жоқ. Бірақта, жуықтап есептеулер бойынша кесу кезіндегі деформация жылдамдығы өте үлкен 10^-1…10^-6·1/с болады деп айтуға мүмкіндік береді. Сонымен, кесу процесі өте үлкен деформация қарқындылығымен ғана емес, деформацияның өте жоғары жылдамдығымен де сипатталады.

Жоңқа жылдамдығы шамасы бойынша үйкеліс жылдамдығына тең болады:

υ_с/ sinβ⁰=υ/sinδ⁰=υ/ cos(β⁰- γ⁰) υ_с=υ/cos(β- γ)/sinβ (9)

бірақта cos(β- γ)/sinβ қатынасы жоңқаның шөгу коэффициентіне K тең, сондықтан да

υ_с=υ/K_L или υ=υ_с·K_L (10)

Жоңқа жылдамдығының кесу жылдамдығынан әр уақыт, K коэффициенті кішірейген сайын ұлғайып отыра, кіші болатынын көреміз.

P_τ, F және R күштерінің мәндерін анықтау үшін, P_z, P_y және R күштер үшбұрышын қарастырамыз. P_z және P_y күштерінің мәнін эксперимент жүзінде есептеуге және анықтауға болады. әрекет бұрышын P_y күшінің P_z қатынасы ретінде анықтаймыз: tgω= P_y /Pz. Жоңқалану күші R=P_z/cosω тең болады. Жоңқалану күштерін R біле отырып, Р және F күштерінің мәнін есептеуге болады (13 сур. қара).

P_τ=R·cos(ω+β) немесе P_τ= P_z/cosω·cos(ω+γ) (11)

F/R=cos[90-(ω+γ)] немесе F= P_z/cosω·sin(ω+γ) (12)