Исследования, проведенные с помощью метода делительной сетки (см. рис. 3.6), а также измерения микротвердости корней стружки (см. рис. 3.7) показали, что между срезаемым слоем и образовавшейся стружкой существует более или менее отчетливо выраженная переходная зона. Схема, поясняющая процесс образования сливной стружки, представлена на рис. 3.10.

Режущее лезвие инструмента через площадку контакта длиной l1 действует на срезаемый слой толщиной а. Сосредоточенная сила R1, с которой передняя поверхность инструмента давит на срезаемый слой, получила название силы стружкообразования. Линией ОК обозначена нейтральная граница сжимающих (слева) и растягивающих (справа) напряжений в обрабатываемом материале ниже поверхности резания. Частица обрабатываемого материала, двигаясь навстречу лезвию инструмента, испытывает сначала упругие, а затем пластические деформации сдвига. Та часть поля напряжений, в пределах которой происходят пластические деформации, является зоной стружкообразования.

Перед передней поверхностью инструмента расположена пластическая зона I первичной деформации ОАВСО. Эта зона имеет форму клина с вершиной на лезвии инструмента. Ее нижняя граница ОА вогнута и пересекает продолжение поверхности резания. Верхняя граница ОВ зоны выпукла и ее длина в 2–4 раза меньше длины линии ОА. Линия АВ плавно сопрягает предыдущую поверхность резания со свободной стороной стружки. Элемент  сре­заемого слоя, перемещающийся относительно инструмента со скоростью резания v, начинает деформироваться в точке F и, проходя по траектории своего движения, получает все большую степень деформации. Деформация зерна заканчивается в точке Q, где оно приобретает скорость Vc, равную скорости стружки. Поэтому левее линии ОА находятся еще пластически недеформированные зерна материала срезаемого слоя, а правее линии ОВ – зерна материала, принадлежащие стружке.

Многочисленные эксперименты показывают, что ширина стружки по сравнению с шириной срезаемого слоя даже при свободном резании увеличивается незначительно; при несвободном резании уширение стружки еще меньше. Поэтому можно считать, что деформированное состояние в зоне стружкообразования является плоским и срезаемый слой в процессе резания претерпевает деформацию сдвига.

Причину образования объемной зоны деформации установил Н.Н. Зорев, представив ее в виде веера линий постоянных касательных напряжений (рис. 3.11). В области промышленно применяемых передних углов, толщин срезаемого слоя, а особенно скоростей резания сдвиговые деформации локализуются в очень тонком слое толщиной Δх (см. рис. 3.10), а семейство поверхностей скольжения можно заменить единственной плоскостью ОЕ, называемой условной плоскостью сдвига, наклоненной к направлению скорости резания под углом сдвига ϕ.

В результате пластической деформации в стружке образуется текстура в виде полос или строчек, расположенных под некоторым углом к условной плоскости сдвига (рис. 3.12 а), называемым углом текстуры ψ. Линии текстуры представляют цепочки деформированных зерен стружки, получивших после прохождения через условную плоскость сдвига определенную форму и ориентацию.

Цепочки эллипсов в направлении их больших осей (рис. 3.12 б) представляют линии текстуры деформации стружки.

Превращение сфероидального зерна в эллипсоидальное является следствием первичной деформации срезаемого слоя при прохождении зерна через условную плоскость сдвига. Отношение ΔL/ΔLc=KL (рис. 3.13) получило название коэффициента продольной усадки или укорочения стружки, а выражение называют формулой Тиме. Используя формулу Тиме, можно определить угол сдвига через коэффициент усадки стружки:

Пластическая деформация при резании металлов внешне проявляется в том, что толщина стружки ас становится больше толщины срезаемого слоя а (рис. 3.14), а ее ширина больше ширины срезаемого слоя, т.е. bc>b. Но так как объем стружки остается прежним, оказывается, что длина стружки Lc обычно короче пути L, пройденного инструментом. Указанное изменение размеров срезаемого слоя называется усадкой стружки и характеризуется коэффициентами:

KL, Ka, Kb – коэффициенты соответственно укорочения, утолщения и уширения стружки. Эти коэффициенты, как правило, больше единицы и являются косвенными показателями интенсивности пластической деформации при резании металлов. Они показывают, во сколько раз размеры стружки по длине, толщине и ширине меньше или больше соответствующих размеров срезаемого слоя. Так как объем стружки равен объему срезаемого слоя, (Lab=Lcacbc), то KL=KaKb.

Обычно уширение стружки даже при свободном резании невелико и составляет 5...15% от ширины срезаемого слоя, в то время как укорочение и утолщение стружки оценивается в 250...600% и более. Поэтому при черновой обработке уширением стружки можно пренебречь и считать, что KL=Ka. При резании же с малыми сечениями срезаемого слоя Kb достаточно велик и достигает 1,5 и более. В этих случаях даже поперечное сечение стружки не соответствует сечению среза, а приобретает форму треугольника. Поэтому при исследовании чистовых процессов отдельно рассматривают KL, Ka и Kb.

Коэффициент усадки определяется экспериментально двумя способами:

· измерением длины стружки, снятой c участка заготовки заданной длины;

· весовым способом.

Для реализации первого способа при точении длина срезаемого слоя на цилиндрической заготовке искусственно ограничивается с помощью продольных пазов с фиксированными расстояниями между ними (рис. 3.15).

Измерив длину нескольких стружек (по внешней прирезцовой стороне) и определив среднее значение, можно получить выражение для расчета коэффициента усадки стружки по длине:

KL = (0,5πd–bп)/Lc.