Od Autora 9
Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów 11
1. Ogólna charakterystyka procesu skrawania 19
1.1. Klasyfikacja procesów obróbki ubytkowej 19
1.2. Miejsce obróbki skrawaniem we współczesnych procesach wytwórczych 22
1.3. Automatyzacja procesu skrawania 26
1.4. Geometryczna i materiałowa charakterystyka ostrza skrawającego 29
1.5. Geometria warstwy skrawanej 42
1.6. Trendy rozwojowe obróbki skrawaniem 45
Literatura 50
2. Fizyczne aspekty procesu skrawania 52
2.1. Zjawiska fizyczne w strefie skrawania 52
2.2. Mechanizmy odkształcenia w mikro- i nanoskali 54
2.3. Przebieg odkształcenia materiału 58
2.4. Warunki uplastycznienia materiału w strefie skrawania 60
2.5. Dekohezja materiału w strefie skrawania 66
2.6. Warunki zainicjowania mikroskrawania, minimalna grubość warstwy skrawanej 68
Literatura 72
3. Problematyka modelowania procesu skrawania 73
3.1. Charakterystyka stanu naprężenia i odkształcenia. Miary odkształcenia 73
3.2. Formułowanie modeli materiałowych 77
3.3. Strukturalny model procesu skrawania 80
3.4. Badania i modele symulacyjne 84
Literatura 88
4. Mechanika procesu skrawania 89
4.1. Klasyfikacja modeli mechanistycznych 89
4.2. Stan odkształcenia w strefie ścinania 91
4.2.1. Warunki realizacji płaskiego i przestrzennego stanu odkształcenia 91
4.2.2. Charakterystyki stanu odkształcenia w strefie tworzenia wióra 92
4.3. Rozkład prędkości w strefie tworzenia wióra 96
4.4. Modele tworzenia wióra 99
4.4.1. Model z rozwiniętą strefą poślizgu 99
4.4.2. Model z równoległymi granicami strefy poślizgu 101
4.4.3. Model z pojedynczą płaszczyzną poślizgu 104
4.4.4. Model tworzenia wióra segmentowego 106
4.4.5. Model zlokalizowanej strefy ścinania adiabatycznego 111
4.4.6. Dyslokacyjny model tworzenia wióra 114
4.4.7. Model tworzenia wióra w nanoskali 117
4.5. Rozwiązania teorii plastyczności dla kąta poślizgu 120
4.5.1. Zastosowanie zasady minimum energii 120
4.5.2. Rozwiązania teorii linii poślizgu 121
4.5.3. Rozwiązania teorii ocen granicznych 124
4.6. Prognozowanie charakterystyk stanu odkształcenia na podstaie krzywej umocnienia 130
4.7. Numeryczna symulacja procesu tworzenia wióra 132
4.7.1. Opis tworzenia wióra metodą elementów skończonych 132
4.7.2. Zastosowanie teorii katastrof do opisu tworzenia wióra polikształtnego 136
4.8. Siły w procesie skrawania 138
4.8.1. Rozkład całkowitej siły skrawania 138
4.8.2. Rozkład sił w strefie poślizgu i na powierzchni natarcia 140
4.8.3. Metody oszacowania sił na powierzchni przyłożenia ostrza 142
4.8.4. Teoretyczno-doświadczalne zależności dla składowych całkowitej siły skrawania 144
4.8.5. Doświadczalne metody wyznaczania składowych całkowitej siły skrawania 148
4.8.6. Wpływ warunków obróbki na składowe całkowitej siły skrawania 152
4.9. Stan naprężeń w strefie tworzenia wióra 154
4.9.1. Stan i rozkład naprężeń 154
4.9.2. Ocena wartości naprężenia poślizgu 156
4.10. Energie 159
4.10.1. Bilans energetyczny procesu 159
4.10.2. Energia tworzenia wióra 160
4.10.3. Moc skrawania 162
4.11. Zwijanie i łamanie wióra 163
4.11.1. Klasyfikacja kształtów wióra 163
4.11.2. Warunki tworzenia wiórów odrywanych i ścinanych 164
4.11.3. Charakterystyka spływu wióra 166
4.11.4. Mechanizmy zwijania wióra 169
4.11.5. Warunki łamania wióra 173
4.11.6. Komputerowa animacja spływu i zwijania wióra 176
4.11.7. Metody rozpoznawania kształtu wióra 178
4.12. Mechanika swobodnego skrawania nieortogonalnego 181
4.13. Drgania w procesie skrawania 187
4.14. Dynamiczna charakterystyka procesu skrawania. Stabilność układu OUPN 194
Literatura 199
5. Tribologia procesu skrawania 202
5.1. Charakterystyka strefy styku ostrza z obrabianym materiałem 202
5.2. Rozkład naprężeń w strefie styku wiór-ostrze 204
5.3. Narost 206
5.4. Związki korelacyjne charakterystyk odkształceń z procesem tarcia 211
5.5. Prognozowanie tribologicznych charakterystyk procesu 213
Literatura 215
6. Ciepło w procesie skrawania 217
6.1. Źródła i rozkład strumieni cieplnych 217
6.2. Temperatura skrawania 220
6.3. Analityczne metody określania temperatury w strefie skrawania 222
6.3.1. Metoda ruchomego źródła 222
6.3.2. Metoda źródeł pozornych (Chao-Triggera) 223
6.3.3. Metoda Boothroyda 225
6.4. Numeryczne metody określania pól temperaturowych w strefie skrawania 227
6.4.1. Metoda różnic skończonych 227
6.4.2. Metoda elementów skończonych 230
6.5. Modelowanie przepływu ciepła metodą elementów brzegowych 233
6.6. Doświadczalne metody wyznaczania temperatury skrawania 237
6.7. Wpływ warunków obróbki na temperaturę skrawania 240
6.8. Ciecze chłodząco smarujące 244
Literatura 248
7. Zużycie i trwałość ostrza 250
7.1. Charakterystyka stref zużycia ostrza 250
7.2. Fizykalne mechanizmy zużycia ostrza 253
7.3. Teoria adhezyjnego zużycia ostrza 257
7.4. Teoria dyfuzyjnego zużycia ostrza 260
7.5. Funkcje powłok ochronnych 264
7.6. Analityczne określanie wymiarowego zużycia ostrza 268
7.7. Przebieg zużycia ostrza. Stępienie ostrza 271
7.8. Trwałość ostrza. Matematyczne modele dla okresu trwałości ostrza 275
7.9. Estymacja okresu trwałości przy użyciu sieci neuronowej 283
7.10. Nadzorowanie stanu ostrza narzędzia 287
Literatura 295
8. Skrawalność materiałów konstrukcyjnych 297
8.1. Wskaźniki skrawalności 297
8.2. Systemy doboru warunków obróbki dla toczenia, frezowania i wiercenia 301
8.3. Optymalizacja doboru parametrów skrawania 309
8.4. Charakterystyka skrawalności wybranych materiałów metalowych 318
8.4.1. Związki skrawalności ze strukturą i właściwościami materiałów 318
8.4.2. Stałe konstrukcyjne węglowe i stopowe 321
8.4.3. Stale austenityczne nierdzewne i żaroodporne 322
8.4.4. Żeliwa i staliwa 324
8.4.5. Metale i stopy nieżelazne 327
8.4.6. Stopy specjalne i kompozyty 329
Literatura 331
9. Nowoczesne sposoby kształtowania materiałów ostrzami o zdefiniowanej geometrii 333
9.1. Skrawanie przy użyciu supertwardych i ceramicznych materiałów narzędziowych 333
9.2. Skrawanie z dużymi prędkościami 336
9.3. Skrawanie wibracyjne 341
9.4. Skojarzone sposoby skrawania 344
Literatura 347
10. Prognozowanie parametrów stanu warstwy wierzchniej 349
10.1. Modele kształtowania mikronierówności powierzchni 349
10.2. Modelowanie niektórych oddziaływań fizycznych w procesie kształtowania mikrogeometrii powierzchni 353
10.3. Modelowanie wielkości mechanicznych stref warstwy wierzchniej 359
Literatura 366
Wykaz norm związanych z tematyką książki 368
Słownik ważniejszych terminów i skrótów w języku angielskim 369
Autor: Grzesik Wit