Основные отличия высокоскоростной и высокопроизводительной обработки от традиционной обработки заключаются в следующем:
— увеличении скорости резания и подачи;
— снижения усилий резания и температуры на режущей кромке;
— уменьшении сечения стружки;
— повышении производительности.
Снижение усилий резания и температуры на режущей кромке в свою очередь снижает термическое воздействие режущего инструмента на деталь и, следовательно, остаточные напряжения.
Остаточными напряжениями называются напряжения, существующие в ДСЕ при отсутствии внешних воздействий (силовых и температурных).
Они возникают в деталях в большинстве технологических операций (при литье, ковке, термической и механической обработке) и по своей величине могут превосходить напряжения от внешних нагрузок. Обычно эти напряжения остаются в ДСЕ по окончании процесса их изготовления. В ходе их дальнейшего хранения и эксплуатации наблюдаются случаи коробления, вызванные релаксацией остаточных напряжений.
В ряде случаев остаточные напряжения являются полезными, особенно для поверхностных слоев. В машиностроении используются технологические процессы (обдувка дробью, обкатка роликами и др.), при которых создается неоднородная пластическая деформация для образования благоприятных сжимающих остаточных напряжений в поверхностных слоях.
Остаточные напряжения можно условно разделить на макронапряжения и микронапряжения. Их отличие состоит в скорости изменения напряжений по пространственной координате. Если в пределах размера зерна материала напряжения изменяются несущественно, то они могут быть отнесены к числу макронапряжений. Для таких напряжений вполне допустимо представление об изотропном материале. Обычные напряжения от внешних нагрузок относятся к макронапряжениям.
Микронапряжения претерпевают резкие изменения в пределах зерна (кристаллического агрегата). Они связаны с анизотропией кристаллов, ориентацией кристаллографических плоскостей, наличием различных фаз и т. д.
При оценке влияния остаточных напряжений на прочность и деформации деталей учитывается действие макроскопических напряжений. Влияние микронапряжений не исследовано, так как неизвестен нормальный уровень этих напряжений и его изменение в связи с технологическими факторами; само распределение микронапряжений подчиняется статистическим закономерностям.
Рассматрим обычные остаточные напряжения - макронапряжения.
Образование остаточных напряжений при различных технологических процессах происходит различным образом. В основе их возникновения обычно лежат необратимые объемные изменения в материале.
Одним из наиболее типичных процессов является возникновение остаточных напряжений в результате предварительной пластической деформации. Часто эта деформация получается при нагревании или охлаждении тела.