В процессе фрезерования между частицами обрабатываемой заготовки возникают внутренние силы упругости, которые стремятся уравновесить внешние нагрузки. Когда последние окажутся больше внутренних сил упругости, тело разрушается. Принято считать, что внутренние силы металлической заготовки действуют непрерывно по всему сечению тела.
Величина внутренней силы, действующей на единицу площади поперечного сечения, называется напряжением. Оно измеряется в единицах силы, отнесенной к единице площади.
Напряжение определяют, применив метод сечения. Суть этого метода заключается в том, что тело, находящееся в равновесии, в интересующем нас месте мысленно рассекается плоскостью, проведенной перпендикулярно оси. Внешние силы, приложенные к отсеченной части тела, уравновешиваются внутренними силами, возникающими в плоскости сечения.
Пусть брусок прямоугольного сечения (рис. 1, а) находится в равновесии под действием приложенных внешних сил Р1, Р2, РЗ и Р4. Рассечем его в плоскости, перпендикулярной оси, и определим внутренние силы, действующие в поперечном направлении в сечении αbcd. Левая часть бруска будет находиться в равновесии под действием внешних Р2, Р3 и возникших внутренних сил, правая часть бруска будет уравновешена внешними P1, P4, и внутренними силами.
Рис. 1. Определение внутренних сил по методу сечений
В зависимости от точек приложения внешних сил внутренние силы могут иметь различную величину и направление. Поэтому равнодействующая внутренних сил R (рис. 1, б) в данной площади сечения не будет перпендикулярна плоскости сечения.
Разложим ее на две составляющие: одну σ - перпендикулярно сечению, а другую τ - в плоскости этого сечения. Составляющую внутренних сил (σ), действующую по нормали к плоскости сечения; называют нормальным напряжением, а составляющую (τ), направленную по касательной к этому сечению, - касательным напряжением.
Напряжение, при котором происходит разрушение материала или возникают заметные пластические деформации, называют предельным. Оно зависит от рода материала и его физико-механических свойств. Так, среднеуглеродистые стали имеют значительно более низкие предельные напряжения по сравнению с легированными и более высокие по сравнению с медью, алюминием и другими цветными металлами.
В процессе работы детали машин не должны получать остаточных деформаций, так как это приведет к нарушению их формы или поломке. Они должны испытывать лишь упругие деформации, которые исчезают по прекращении действия нагрузки. В силу этого детали рассчитывают так, чтобы под действием нагрузки их деформации не выходили за пределы допустимых, были меньше предельных напряжений и не превышали некоторой установленной на основании опыта или теоретического исследования величины.
Допускаемые напряжения - это максимальные значения напряжений, обеспечивающие безопасную работу детали, их определяют по формуле
[σ] = σВ/n,
где (σ) - допускаемое напряжение, σВ - предел прочности, n - коэффициент запаса прочности, показывающий, во сколько раз допускаемые напряжения должны быть меньше предельных.
Для установления величины допускаемого напряжения необходимо знать предельное напряжение материала, из которого будет изготовляться деталь, и коэффициент запаса прочности. Для каждого вида деформаций устанавливают допускаемые напряжения с учетом коэффициента запаса прочности, величина которого определяется исходя из свойств материала деталей, характера нагрузки, ответственности детали в механизме и других факторов. Слишком большой принятый коэффициент запаса прочности приводит к неоправданному расходу материала.
Напряжения, действующие в детали в процессе работы, называются действительными. Они не должны превышать допускаемые.
