Calculation of shear angle when cutting with a tool of a negative rake angle

Abstract

The article considers the results of the study of the cutting process in order to obtain the calculated dependences of the shear angle oF the physical and mechanical properties of hard-worked iron-carbon steels and alloys in thermobaric conditions of the cutting process and the value of the negative rake angle which is a typical tool for processing with polycrystalline superhard materials (PSHM) cutting tools. When cutting, the formation of chips occurs in the plastic flow of metal in the area of cutting or fracture with the formation and subsequent development of cracks and the subsequent separation of elemental or stepped chips. A well-known chip shaping scheme with one plane shift and the value of the contact area of the front surfaces of the cutting elements with the allowable material to be removed are used to describe the contact phenomena in the chip forming zone and calculate the shear angle in this plane. It is established that the inverse relationship between the shear angle and the negative rake angle of the cutting element indicates that the increase in the negative value of the rake angle leads to a decrease in the shear angle. The specific elongation and shortening of the processed material at the cutting temperature are defined by the authors as the characteristics of shear plasticity and selected for use in the calculation of the values of shear angles during blade processing. As a result of this work, the calculated dependences of the shear angle values on the physical and mechanical properties of heavy duty ferro-carbon steels and alloys in thermobaric conditions of the cutting process and the value of the negative rake angle, which is characteristic of machining with tools of PSHM equipped.

У статті розглядаються результати дослідження процесу різання з метою отримання розрахункових залежностей значень кута зсуву від фізико-механічних властивостей важкооброблюваних залізо вуглецевих сталей і сплавів в термобаричних умовах процесу різання та величини негативного переднього кута, що є характерним при обробці інструментом, оснащеним полікристалічними надтвердими матеріалами (ПНТМ). При обробці різанням, утворення стружки відбувається в пластичному потоці металу в зоні різання або руйнування з утворенням і подальшим розвитком тріщин і наступним відділенням елементної або ступінчастої стружки. Одним з основних положень науки про різання металів є залежність усадки стружки від ступеня деформації шару матеріалу припуску. Усадка стружки - одна з основних характеристик, яка дозволяє розпізнати явища в зоні різання, зробити числовіі розрахунки з використанням цього показника, проте визначення дійсної довжини та ширини стружки, її зважування та отримання остаточних результатів розрахунків фактичних величин усадки стружки пов'язані з високою трудомісткістю, мають значні похибки та надзвичайно незручні при практичному застосуванні при проведенні досліджень та в промисловому виробництві, особливо - елементних та суглобистих типів стружок. Використана загальновідома схема формування стружки з одним площинним зсувом та значення площі контакту передніх поверхонь ріжучих елементів з матеріалом припуску, що підлягає видаленню, для надання опису контактних явищ в зоні формування стружки та розрахунку кута зсуву у цій площині. Встановлено, що наявнв зворотна залежність між кутом зсуву і негативним переднім кутом ріжучого елемента вказує, що зростання в негативному значенні переднього кута веде до зменшення кута зсуву, тобто, матеріал, підданий механічній обробці, не є ідеальним і має певні властивості, які проявляються при його пластичному деформуванні, в тому числі при фрезеруванні в умовах високих температур. Питоме подовження та вкорочення оброблюваного матеріалу при температурі різання визначені авторами, як характеристики пластичності при зсуві і обрані для використання в розрахунках значень кутів зсуву при лезовій обробці. Внаслідок виконання даної роботи було отримано розрахункові залежності значень кута зсуву від фізико механічних властивостей важкооброблюваних залізо-вуглецевих сталей і сплавів в термобаричних умовах процесу різання та величини негативного переднього кута, що є характерним при обробці інструментом, оснащеним ПНТМ.