Развитие теории и практики резания

1. Высказал мысль о единстве закономерностей процесса резания независимо от метода обработки металлов резанием (строгание, точение, резание на ножницах и др.);

2. Доказал, что резание является последовательным скалыванием отдельных элементов металла;

3. Установил понятие о плоскости и угле скалывания 1 и доказал, что при снятии стружки основное деформирование металла имеет место в преде

лах указанного угла;

4. Установил явление усадки стружки и ввел понятие о коэффициенте усадки;

5. Ввел понятие о "коэффициенте резания" как силе резания, отнесенной к 1мм2 поперечного сечения срезаемого слоя (удельная сила резания);

6. Разработал классификацию стружек (сливная, суставчатая, надлома);

7. Вывел приближенное уравнение для расчета силы резания.

Следует отметить, что в тоже время (1878 г) французский профессор Н. Треска сравнивал образование стружки при резании с истечением твердого тела из сосуда под давлением.

В период 1889 - 1900гг. в трудах русских ученых П.А. Афанасева, А.В. Гадолина, К.А. Зворыкина и А.А. Брикса были исследованы основные вопросы динамики и механики процесса резания металлов. Профессор Санкт-Петербургского технологического института П.А. Афанасьева впервые предложил схему сил резания с учетом сил трения, действующих на грани инструмента, и привел теоретическое доказательство положения о том, что коэффициент трения при резании всегда значительно больше коэффициента трения поверхностей, не сопровождающихся их разрушением. Академик-генерал А.В. Гадолин уточняет формулу И.А. Тиме для расчета силы резания, введя в нее коэффициент трения между резцом и изделием. Профессор Харьковского технологического института К.А. Зворыкин в своем труде "Работа и усилие, необходимые для отделения металлических стружек" предложил следующее:

1. Систему сил и формулу для расчета силы резани;

2. Аналитическое выражение для определения угла скалывания;

3. Оригинальный гидравлический динамометр для измерения силы резания.

Профессор Михайловской артиллерийской академии А.А. Брикс в своем труде "Резание металлов (строгание)" уточнил схему стружкообразования и показал, что пластические сдвиги в срезаемом слое в каждый данный момент происходят не в какой-либо одной плоскости, а охватывают семейство плоскостей. Им получено математическое выражение для величины относительного сдвига.

Существенное влияние на развитие теории резания оказали исследования Фредерика Уинслоу Тейлора (США), который в своей работе "Искусство обработки металлов" (1900г) установил обрабатываемость материалов и определил стойкостные свойства режущих материалов.

Эти исследования завершают первый этап в развитии теории резания - этап механики деформирования срезаемого слоя и стружкообразования.

Применение для изготовления режущих инструментов быстрорежущих сталей позволило увеличить скорость резания, что существенно изменило условия обработки и вызвало необходимость изучения физики процесса резания металлов. Первые результаты в этом направлении были получены мастером-механиком Петербургского политехнического института Я.Г. Усачевым (1908 - 1917 гг.) и изложены в его труде "Явления, происходящие при резании металлов". Он впервые:

1. Исследовал тепловые явления при резании и использовал для этих целей специальные термопары;

2. Применил металлографический анализ зоны резания;

3. Установил наличие плоскостей скольжения в деформированном металле;

4. Объяснил явление нароста: "Образование нароста на резце есть одно из условий приспособляемости природы к условиям, при которых процесс совершается с наименьшей затратой энергии".

Большой вклад в развитие науки о резании металлов в этот период внесли и другие русские ученные: инженер-механик из Москвы Н.В. Погоржельский (1907 г), профессор Петербургского технологического института А.Д. Гатцук (1909 г), профессор Томского технологического института Т.И. Тихонов (1913 г), профессор Донского политехнического института (Новочеркасск) Б.Г. Соколов (1914 г). Следует также отметить в этот период достижения зарубежных ученых; в частности Шлезингера, Герберта и Шверда (Германия), которые способствовали последующему развитию отечественной науки о резании металлов.

В период 1917 - 1935 гг. исследования в области обработки резанием носили более эмпирический характер. В это время большой вклад в развитие науки о резании металлов сделал профессор Петроградского военно-механического института А.Н. Челюсткин (1922-1925 гг.). В своем труде "Влияние размеров стружки на усилие резания металлов" он предложил формулу для расчета силы резания, выражающую зависимость силы резания от влияющих на нее факторов, в частности толщины и ширины срезаемого слоя. В это же время были предложены зависимости силы резания от площади срезаемого слоя немецкими учеными Клопштоком (1923 г) и Кроненбергом (1927 г).

Заслуживают внимания результаты оптического изучения деформации и напряжений в зоне резания Кирпичевым В.Л. (1913 г) и Зайцевым А.К. (1927 г), стружкообразования Розенбергом А.М. (1929 г), термодинамическая теория резания металлов Сафронова Н.А. (1930 г), исследование станков и инструментов, проведенные Игнатьевым А.М. (1934г), Панкиным А.В., Кривоуховым В.А., Четвериковым С.С., Беспрозванным И.М., Гранковским Г.И., Рудниковым С.С., изучение академиком Ребиндером П.А. (1928 г) влияния смазочно-охлаждающих жидкостей на процесс резания, исследование качества обработки В.П. Линником (1931 г) и физики процесса резания академиком Кузнецовым В.Д. (1932 г), первые исследования лабораторией Оргметалла твердых сплавов типа "победит" (1930 г), экспериментальные исследования силовых и стойкостных зависимостей комиссии по резанию металлов под представительством Е.П. Надеинской (1930-1935 г). В это и более позднее время в отечественной науке о резании металлов сформировались основные научные направления и школы:

1. Кинематики резания (основоположник Грановский Г. И);

2. Механики стружкообразования (Зорев Н. Н);

3. Динамики резания (Розенберг А. М);

4. Теплофизики резания (Резников А. Н);

5. Изнашивания инструмента (Лоладзе Т. Н);

6. Охлаждения и смазки (Клушин М. И);

7. Обрабатываемости (Резников Н. И);

8. Качества обработки (Ящерицын П. И).

По этим направлениям ведутся глубокие исследования, результаты которых отражены в трудах современных ученых: Боброва В.Ф., Жаркова И.Г., Кабалдина Н.Г., Макарова А.Д., Петрухина С.С., Подураева В.И., Полетики М.Ф., Родина П.Р., Силина С.С., Старкова В.К., Талантова Н.В. и других ученых.

В ближайшее время следует ожидать получения новых результатов в области:

1. Физики процесса резания на основе термодинамических, дислокационных и системных представлений;

2. Создания новых видов обработки резанием путем комбинации различных поверхностных и энергетических воздействий;

3. Создания новых инструментальных материалов и, прежде всего, износостойких покрытий;

4. Совершенствования методов математического описания и оптимизации параметров процесса резания для его автоматизированного проектирования и управления.

 Скачать реферат