Нарост, наклеп и теплообразование при резании.

Деформация вязких металлов передней поверхностью резца сопровождается во многих случаях образованием заторможенного слоя - нароста, имеющего высокую твердость и вследствие сильного разогрева приваренного (прилипшего) к передней поверхности инструмента. Нарост изменяет геометрию режущей части резца, а также толщину срезаемого слоя. В процессе резания размеры нароста постепенно увеличиваются. Одновременно увеличиваются силы, стремящиеся сдвинуть нарост. В какой-то момент происходит срыв нароста, который частично уходит со стружкой, частично приваривается к обработанной поверхности.

Образование и срыв нароста ухудшают чистоту поверхности и во многих случаях ведут к выкрашиванию режущей кромки резца.

Борьба с наростом ведется путем улучшения чистоты передней поверхности инструмента, увеличения передних углов, применения смазывающе-охлаждающих жидкостей, изменения скорости резания.

Деформация металла в процессе резания не ограничивается зоной, непосредственно примыкающей к передней поверхности инструмента, но распространяется на впереди и нижележащие слои, увеличивая их твердость. Это явление носит название наклепа при резании. Глубина наклепанного слоя зависит от режима резания и при средних скоростях близка к толщине срезаемого слоя. С увеличением скорости резания глубина наклепа уменьшается.

Явление наклепа связано с образованием остаточных напряжений в поверхностном слое, которые влияют на износостойкость и усталостную прочность, т.е., в конечном счете, на долговечность деталей машин.

Физические процессы и структурные превращения, протекающие в процессе резания, в значительной степени определяются температурой в зоне резания. Пластическая деформация металла, перемещения по плоскостям сдвига и скалывания, трение стружки о переднюю поверхность и, наконец, трение задних поверхностей инструмента о заготовку вызывают выделение значительного количества тепла, которое должно поглощаться инструментом, стружкой и обрабатываемой деталью. Количеством тепла, излучаемым в окружающую среду, практически можно пренебречь.

С увеличением скорости резания возрастает количество тепла, отходящего со стружкой. Количество тепла, идущего на нагрев инструмента, почти не меняется.

Весьма существенную роль играют теплопроводность и теплоемкость инструмента и обрабатываемого материала, а также величина контакта и сечение “теплопровода”.

С увеличением скорости резания нагрев прирезцовых слоев стружки и тонких поверхностных слоев инструмента может быть очень значительным, вплоть до температур плавления металла. С одной стороны, это ведет к уменьшению усилия резания, улучшению чистоты поверхности, но, с другой, резко снижает стойкость инструмента.

Существенную пользу в ряде случаев могут оказать смазывающе-охлаждающие жидкости, которые уменьшают трение и охлаждают инструмент. Кроме жидкостей, применяют и газы, например азот, сжатый воздух, углекислоту. К охлаждающим веществам относятся органические кислоты (стеариновые, олеиновые и другие) и их соли, а также некоторые соединения серы, хлора и других элементов и эмульсолы - растворы мыла и органических кислот в минеральных маслах.