Основы теории резания лезвием

февраля 12, 2011 Рубрики: Заточка - теория

Зри в корень.

Козьма Прутков

Чтобы научиться производить действительно качественную заточку инструмента, недостаточно только заучить последовательность операций, стандартные углы, под которыми затачиваются лезвия, и способы настройки того или иного инструмента. Необходимо вникнуть в суть процесса резания, понять основу того, как происходит разрезание материала. Почему кутикульные кусачки нужно затачивать с зазором, расходящимся от кончиков к пяткам, а для ногтевых кусачек такая форма лезвий не обязательна – достаточно добиться равномерного схождения режущих кромок по всей длине? Почему неправильно проверять качество заточки парикмахерских ножниц, сбривая волосы на руке, как делают многие заточники? Для чего нужна изогнутая форма режущего полотна ножниц? Подобные вопросы могут возникать не только у начинающих, но и у опытных заточников. Ответы же лежат там, где и обычно – в основах. Итак, основы теории резания.

Процесс резания представляет собой частный вид измельчения материала и поэтому подчинен общим законам разрушения материалов под действием внешних сил, превосходящих силы молекулярного сцепления. Однако этот процесс имеет свои специфические особенности.

В зависимости от способа воздействия рабочего органа на материал различают три способа резания: пуансоном, лезвием и резцом.

При резании лезвием материал разрушается в основном под действием давления вершины двухгранного угла рабочей части ножа, называемой лезвием.  Рабочий процесс перерезания материала лезвием состоит из двух этапов: предварительного уплотнения и собственно резания. Изобразим это в виде кривой:

Начальный часть кривой отражает процесс сжатия – уплотнение. Сам процесс резания характеризуется волнообразной кривой – последовательностью упругих (bc, de)  и пластических (ab, cd) деформаций, которые завершаются разрушением  материала. Сила сжатия, действующая со стороны ножа и способная возбудить процесс резания, называется критической силой.

В общем случае процесс резания может протекать различно, однако из всего многообразия теория резания выделяет три характерных случая резания: нормальное, наклонное и скользящее. Отличаются они друг от друга величиной угла скольжения (?).  Угол скольжения ? – это угол между направлением движения рассматриваемой точки лезвия и нормалью к лезвию, проходящей через эту точку.

Нормальное резание материала производится только нормальной силой N без бокового перемещения ножа или материала. Угол скольжения ? = 0. Таким образом режут, например, книпсер, ногтевые кусачки, типсорезы (каттеры) и машинки для стрижки волос.

При наклонном резании кроме нормального давления имеет место и боковая сила, но при этом она не может вызвать скользящего движении материала по лезвию из-за превосходящей силы трения. Таким образом, угол скольжения  меньше угла трения: 0 < ? < ?. Этим способом режут кутикульные кусачки и любые ножницы. Резание производится так же, как и в первом случае, только нормальной силой, но с изменившимся углом заточки. В этом случае наблюдается уменьшение необходимого удельного давления, это происходит вследствие уменьшения фактического угла заточки при перемещении косо поставленного клина-лезвия. Это явление получило название кинематической трансформации угла заточки.

Скользящее резание характеризуется тем, что угол скольжения больше угла трения: ?  >= ?. Резание производится нормальным давлением с участием боковой силы, которая вызывает скользящее движение материала вдоль по лезвию (или лезвия по материалу). Из-за недостаточности силы сцепления (трения) частицы материала при перемещении отстают от бокового движения ножа, а возникающее относительное движение обеспечивает перепиливающее действие микровыступов лезвия, вызывая разрушение материала.  Таким способом режет, например, бритва при стрижке волос (не при бритье).

Проанализировав скользящее резание лезвием, можно выделить три основных параметра режима резания:

— нормальное давление ножа на материал,

— боковое скользящее движение и

— кинематическая трансформация угла заточки.

При заточке какого бы ни было инструмента эти три параметра нужно учитывать в первую очередь и регулировать их в зависимости от назначения инструмента и способа резания.

Понравилась статья? Расскажи другим!

Теги: , , , , ,