Резание с опережающим пластическим деформирование

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 

В.М. Ярославцев 

РЕЗАНИЕ С ОПЕРЕЖАЮЩИМ  
ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ 

 

Рекомендовано Научно-методическим советом  

МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия  

по курсу «Перспективные технологии реновации» 

 

Москва 

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2010 

УДК 621.9 
ББК 34.63 
Я76 

Рецензенты: Ю.Ф. Назаров, П.М. Чернянский 

Ярославцев В.М.  
Я76 
Резание с опережающим пластическим деформированием: 
учеб. пособие по курсу «Перспективные технологии реновации» / В.М. Ярославцев. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
2010. – 46, [2] с. : ил.  

 

Изложены основы физического механизма комбинированного 
метода резания с опережающим пластическим деформированием 
(ОПД). Приведены сведения о его технологических возможностях, 
области рационального применения, методика аналитического расчета оптимальных режимов обработки с учетом решаемых технологических задач, а также указания по проектированию технологической оснастки для практической реализации резания с ОПД. Рассмотрены особенности применения метода и его эффективность в 
условиях реновации. Представлен справочный материал для оценки 
показателей эффективности резания с ОПД.  
Для студентов, обучающихся по специальности «Реновация 
средств и объектов материального производства в машиностроении», при проведении семинаров и выполнении домашних заданий по курсу «Перспективные технологии реновации», курсовом 
и дипломном проектировании, КНИР. Может быть полезно студентам, осваивающим другие технологические специальности 
машиностроительных вузов. 

УДК 621.9 
ББК 34.63 

 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 

Ао – удельная работа пластического деформирования материала срезаемого слоя при воздействии упрочнителя, Дж/м3. 
Аор, Ар – удельная работа пластического деформирования материала 
режущим инструментом при обработке с опережающим пластическим 
деформированием (ОПД) и при обычном резании соответственно, Дж/м3. 
а – толщина срезаемого слоя, мм. 
ао – толщина срезаемого слоя, при которой достигается наибольшая 
эффективность ОПД, мм. 
KТ – коэффициент относительного повышения стойкости инструмента при обработке с ОПД. 
Kv – коэффициент относительной обрабатываемости по скорости резания вследствие ОПД. 
Lз, Dз – длина и диаметр заготовки, мм. 
lк – ширина поверхности контакта (поверхности резания), мм. 
Ро – сила действия упрочнителя ОПД перпендикулярно поверхности 
резания, при которой достигается максимальная эффективность, Н. 
РОПД – сила действия упрочнителя ОПД перпендикулярно поверхности резания, Н. 
Рос – максимальная сила воздействия зубчатого ролика на заготовку в 
момент насекания лунок для стружкодробления, Н. 
Роy – составляющая силы упрочнителя ОПД на ось y, Н. 
Рр – сила действия упрочнителя ОПД на заготовку, Н. 
Роyz – составляющая силы Рр упрочнителя ОПД на плоскость уz, Н. 
Рy, Рz – радиальная и главная составляющие силы резания при обычном точении, Н. 
Рzо – главная составляющая силы резания при точении с ОПД, Н. 
q – линейная нагрузка ОПД, нормальная поверхности резания, Н/м. 
R1 – радиус рабочей поверхности деформирующего инструмента, мм. 
R2 – радиус кривизны поверхности резания в месте ее контакта с деформирующим инструментом, мм. 
Rз – радиус заготовки, мм. 
Rр – приведенный радиус кривизны в месте контакта деформирующего инструмента с поверхностью резания, мм. 
S0 – продольная подача, мм/об. 

Sп – поперечная подача, мм/об. 
Sр – перемещение упрочнителя перпендикулярно оси заготовки, 
мм/мин. 
Т, То – период стойкости режущего инструмента при обычном точении и точении с ОПД, мин. 
t – глубина резания, мм. 
v, vо – скорость резания при обычной обработке и с ОПД соответственно, м/с. 
vS – скорость движения подачи, мм/мин. 
x, у, z – координатные оси технологической системы. 
εi – интенсивность деформаций. 
εiк – интенсивность деформаций в зоне стружкообразования при резании (конечная деформация). 
εio – интенсивность деформаций материала срезаемого слоя в результате воздействия ОПД. 
ηр – относительное изменение главной составляющей силы резания 
от воздействия ОПД (показатель эффективности действия ОПД по силовому фактору). 
μк – коэффициент трения упрочнителя ОПД в месте контакта с заготовкой. 
σв, σт – временное сопротивление и предел текучести материала заготовки, МПа. 
Σтз – предел текучести материала зубчатой вставки накатного ролика, 
МПа. 
σi – интенсивность напряжений, МПа. 
σiк – интенсивность напряжений в зоне стружкообразования при резании, МПа. 
σiо – интенсивность напряжений в срезаемом слое при воздействии 
упрочнителя ОПД, МПа. 
φ – главный угол инструмента в плане, град. 

ВВЕДЕНИЕ 

Развитие современного промышленного производства происходит в условиях высокой конкуренции на рынке сбыта и массового 
перехода производителей от выпуска продукции для обезличенного 
потребителя к систематическому поиску своего заказчика. Поддержание конкурентоспособности выпускаемой продукции непрерывно 
требует решения задач, связанных с сокращением сроков создания 
изделия, снижением материальных затрат на его изготовление и 
обеспечением максимального соответствия качества продукции индивидуальным требованиям конкретного потребителя. Особые 
сложности в реализации указанных задач возникают при изготовлении изделий из труднообрабатываемых сталей и сплавов, механическая обработка которых как при изготовлении деталей, так и при их 
восстановлении в процессе реновации сопряжена с крайне низкой 
производительностью труда (часто в 10–20 раз ниже, чем при резании обычных конструкционных сталей). Кроме того, недостаточная 
стабильность процесса резания некоторых материалов затрудняет 
выполнение требований, предъявляемых к качеству обработки. 
В настоящее время одним из направлений совершенствования 
процесса резания труднообрабатываемых материалов и повышения 
качества деталей, изготавливаемых из них, является разработка и 
применение комбинированных методов обработки, основанных на 
использовании дополнительных источников энергетического воздействия на обрабатываемый материал в зоне обработки. К таким 
методам относится, в частности, метод обработки резанием с опережающим пластическим деформированием (ОПД), разработанный 
в МГТУ им. Н.Э. Баумана.  

НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДА 

Метод обработки резанием с ОПД предназначен для улучшения обрабатываемости пластичных конструкционных материалов 
широкой номенклатуры (в первую очередь труднообрабатываемых