Геометрия резца

Геоме'трия резца', форма и углы заточки режущей части резца. Г. р. влияет на характер процесса резания материалов, на его производительность и экономичность, качество обработанной детали, стойкость (время работы до нормального затупления) резца и т.п. Все определения по Г. р., приводимые ниже, справедливы для др. режущих инструментов (свёрл, протяжек, фрез). Режущую часть составляют рабочие поверхности ( рис. 1 ): передняя, по которой сходит образующаяся в процессе резания стружка, задняя главная и задняя вспомогательная, обращенные к обрабатываемой поверхности заготовки. Рабочие поверхности при пересечении образуют режущие кромки.

  Главная режущая кромка, выполняющая основную работу при резании, образуется в результате пересечения передней и главной задней поверхности; вспомогательная режущая кромка - при пересечении передней и вспомогательной задней поверхности. Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца. Вершина резца - наиболее ослабленная его часть, определяющая прочность режущей части кромки резца в целом; поэтому для повышения прочности вершина резца делается либо закруглённой (с радиусом 0,5-2 мм), либо в виде прямолинейной переходной режущей кромки (длиной 0,5-3 мм).

 Элементы режущей части резца подразделяют на статические, определяющие углы заточки инструмента, и кинематические, зависящие от характера процесса резания и от установки резца. Углы заточки определяют форму режущей части при проектировании, изготовлении и контроле резца. Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определёнными углами. Для определения углов установлены следующие координатные плоскости: плоскость резания и основная плоскость. Плоскость резания - это плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку. Основная плоскость - плоскость, параллельная продольной (параллельной оси заготовки) и поперечной (перпендикулярной оси заготовки) подачам резца. Эти координатные плоскости взаимно перпендикулярны. Главные углы резца определяются в главной секущей плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость ( рис. 2 ). Главный задний угол a- угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. При выборе заднего угла, во избежание трения задней поверхности резца об обрабатываемую поверхность и поверхность резания, учитывают величину подачи: чем она больше, тем больше задний угол. Угол заострения b- угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главный передний угол g -угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания. Выбор переднего угла зависит прежде всего от физико-механических свойств обрабатываемого материала. Чем больше передний угол, тем легче процесс образования стружки, тем меньше усилие резания и затрачиваемая мощность. Чем выше твёрдость обрабатываемого материала, тем меньшие значения передних углов резца принимают для его обработки. Угол резания d- угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главный угол в плане j- угол между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость; вспомогательный угол в плане j ₁-угол между направлением подачи и проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость. Углы j и j ₁определяют, с одной стороны, условия работы режущей кромки, а с другой - распределение нагрузки от силы резания. Чем меньше угол в плане, тем (при неизменной глубине резания и подаче) меньше тепловая и силовая нагрузки на единицу длины главной режущей кромки, а следовательно, лучше условия работы. Уменьшение угла в плане ниже оптимального значения может привести к чрезмерной деформации обрабатываемой заготовки, к снижению точности обработки и вибрациям. Угол при вершине в плане e- угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость: e= 180°- ( j +j ₁). Угол в плане переходной (прямолинейной) режущей кромки j ₀ - угол между направлением подачи и проекцией переходной режущей кромки на основную плоскость: обычно j ₀= j /2. Угол наклона главной режущей кромки l- угол, заключённый между режущей кромкой и линией, проведённой через вершину резца параллельно основной плоскости; угол lположительный, когда вершина резца - наинизшая точка режущей кромки; отрицательный, когда вершина резца - наивысшая точка, и равен нулю, если главная режущая кромка параллельна основной плоскости. Угол lоказывает влияние на направление схода стружки.

Лит. см. при ст. Обработка металлов резанием .

  В. В. Данилевский.

Рис. 2. Углы резания.

Рис. 1. Схема процесса резания (а) и основные элементы резца (б).

Геомеханика

Геомеха'ника(от гео... и механика ), наука о механических состояниях земной коры и процессах, развивающихся в ней вследствие различных естественных физических воздействий. Главные из них: термические (остывание, нагревание) и механические (притяжение масс Земли и др. небесных тел; центробежные силы, обусловленные вращением Земли).

  Цель Г. - объяснение происшедших и предсказание развития предстоящих процессов изменения напряженно-деформационного состояния разных участков земной коры: её твёрдой, жидкой и газообразной фаз. Основная задача Г. - установление объективных закономерностей формирования механических свойств горных пород и протекания процессов перераспределения напряжений, деформирования, перемещения, разрушения и упрочнения участков земной коры. Г. зародилась как раздел геофизики на рубеже 19 и 20 вв. на стыке геологии и механики и особенно тесно связана с инженерной геологией, механикой сплошной среды, гидро- и газомеханикой, термодинамикой. Методы этих наук широко используются в геомеханических исследованиях.

  Лит.:Тер-Степанян Г. И., Ближайшие задачи геомеханики, «Проблемы геомеханики», Ер., 1967, № 1; Wцhlbier H., Bodenmechanik und Bergbau, «Bergbau-Wissenschaften», 1965, Bd 12, № 15-16.

  Г. А. Крупенников.

Геоморфологические карты

Геоморфологи'ческие ка'рты, карты, характеризующие рельеф земной поверхности по физиономическим признакам (морфографии и морфометрии), по происхождению и возрасту. При отображении происхождения рельефа отмечают его обусловленность различными эндогенными и экзогенными факторами. Различают общие Г. к. широкого (комплексного) содержания и частные, составляемые по отдельным (частным) признакам рельефа (морфометрическим, структурно-геоморфологическим и др.). Общие Г. к., отвечающие запросам наиболее широкого круга потребителей, планомерно создаются на всю территорию СССР в процессе комплексной геологической съёмки. Кроме того, различают специальные Г. к., предназначенные для решения специальных научных или народнохозяйственных задач (например, при поисках месторождений определённых видов полезных ископаемых, при дорожном или гидротехническом строительстве и пр.). Для характеристики рельефа дна океанов и морей составляют Г. к. подводного рельефа, которые также делятся на общие, частные и специальные. Эти карты в связи со слабой изученностью подводного рельефа и формирующих его процессов обычно имеют мелкий масштаб и меньшую детальность. Морфология, динамика и происхождение рельефа береговой зоны находят отображение на Г. к. берегов. Для оформления Г. к. используют систему накладываемых друг на друга обозначений в виде цветного фона, штриховки, значков, изолиний, индексов.

  По степени обобщения и способу отображения геоморфологических показателей различают Г. к. синтетические и аналитические. На синтетических картах выделяют естественные морфологические комплексы, или морфогенетические типы рельефа, изображаемые цветным фоном и характеризуемые по синтетическим геоморфологическим показателям. На аналитических картах выделяют элементы рельефа или элементарные поверхности, однородные по своему происхождению и возрасту. На этих картах морфографические и морфометрические особенности рельефа отображают изогипсами, внемасштабными и линейными знаками, высотными отметками, генезис - цветным фоном, возраст - интенсивностью цветного фона. Каждая генетическая категория элементов рельефа изображается своим особым цветом. Цветными внемасштабными и линейными знаками, штриховкой разного рисунка изображают элементы и формы рельефа, не выражающиеся в масштабе карты, а также элементы и формы рельефа структурно-денудационного и тектонического происхождения. В качестве иллюстрации прилагается карта аналитического типа; главные морфографические и морфометрические признаки рельефа включены в легенду карты. На основе Г. к. составляют карты геоморфологического районирования с последовательным делением территории на геоморфологические страны, провинции, области и районы. Примеры обзорных Г. к.: «Геоморфологическая карта СССР. Масштаб 1:4000000 (1960); Геоморфологическая карта СССР. Масштаб 1:5000000 (1961); Геоморфологическая карта Европейской части СССР и Кавказа. Масштаб 1:2500000 (1970). (см. образец карты ).

  Лит.:Спиридонов А. И., Геоморфологическое картографирование, М., 1952; его же, Основы общей методики полевых геоморфологических исследований и геоморфологического картографирования, М., 1970; Методическое руководство по геоморфологическому картированию и производству геоморфологической съемки в масштабе 1:50000 и 1:25000 (с легендой), М., 1962; Геоморфологическое картирование. Сб. ст., М., 1963; Ермолов В. В., Генетически однородные поверхности в геоморфологическом картировании, Новосиб., 1964; Методика геоморфологического картирования. Сб. ст., М., 1965; Борисович Д. В., Универсальная морфохроногенетическая легенда для геоморфологических карт крупного, среднего и мелкого масштаба и принципы генерализации при переходе к картам более мелкого масштаба, в кн.: Географический сборник, сб. 3, М., 1969; Problems of geomorphological mapping, Warsz., 1963 (Institute of geography of the Polish Academy of sciences. Geographical studies, № 46); The unified key to the detailed geomorphological map of the World 1:25000 - 1:50000, t. 2 - Folia geographica, series geographica physica, Krakow, 1968.

  А. И. Спиридонов.

Геоморфологические уровни

Геоморфологи'ческие у'ровни, понятие, введённое советским геоморфологом К. К. Марковым (1948) для познания взаимодействия экзогенных и эндогенных процессов. Если бы земная кора была неподвижной, под влиянием экзогенных процессов возникла бы система концентрически расположенных сферических поверхностей (уровней), каждая из которых соответствовала бы тому или иному ведущему экзогенному процессу. Таковыми были бы уровни: абразионно-аккумулятивный, эрозионного пенеплена , снеговой границы, вершинной поверхности гор и др. Эти уровни, называемые геоморфологическими, деформируются в процессе их формирования движениями земной коры, протекающими с разной интенсивностью непрерывно и повсюду. Анализ происхождения, возраста и последующих деформаций Г. у. служит одним из основных методов геоморфологии и неотектоники.

  Лит.:Марков К. К., Основные проблемы геоморфологии, М., 1948.

Геоморфологический цикл

Геоморфологи'ческий цикл, этап развития рельефа, включающий эпоху дифференциации (расчленения) и эпоху выравнивания рельефа. Свидетельствами Г. ц. служат «лестницы» древних полигенетических поверхностей выравнивания, денудационных поверхностей, речных и морских террас. Причинами циклического развития являются: движения земной коры (чередование эпох поднятия и опускания, эпох тектонической активизации и стабилизации), изменения климата (смена ледниковых и межледниковых эпох) и др. Сопоставление Г. ц. позволяет выявить направленность развития рельефа. Выделяются Г. ц. разного порядка (по продолжительности, по территориальному охвату, амплитудам расчленения поверхности и т.д.).

Геоморфология

Геоморфоло'гия(от гео… , греч. morphй - форма и … логия ), наука о рельефе земной поверхности.

  Предмет и метод геоморфологии. Г. изучает рельеф суши, дна океанов и морей со стороны его внешнего (физиономического) облика, происхождения, возраста, истории развития, современной динамики, закономерностей группировки и распространения составляющих его форм. Рельеф, наблюдаемый в современную геологическую эпоху, изучается Г. как результат всего предшествующего развития земной поверхности.

  Земная поверхность представляет собой границу раздела между земной корой , с одной стороны, и гидро- и атмосферой, с другой. На земную поверхность одновременно воздействуют внутренние и внешние. агенты, обусловливающие эндогенные и экзогенные рельефообразующие процессы. К эндогенным процессам, вызываемым внутренними силами Земли, относятся тектонические движения, магматизм; к экзогенным процессам, питаемым лучистой энергией Солнца,- выветривание, работа поверхностных вод и ледников, ветра, деятельность животных и растительных организмов и др. Под непосредственным воздействием силы тяжести на поверхности Земли совершаются гравитационные процессы, имеющие также рельефообразующее значение. На рельеф Земли в целом большое воздействие оказывают силы взаимного тяготения системы Земля - Солнце - Луна, вызывающие приливы в морях и океанах и в твёрдом теле Земли, изменения угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси. Важным фактором изменения рельефа Земли является и деятельность человеческого общества. В разных местах и в разное время структура внутренних и внешних сил, их интенсивность и направленность изменяются в широких пределах, обусловливая на каждом данном участке и в каждый данный момент общее (восходящее или нисходящее) развитие рельефа и специфические особенности его формирования.

  Один из основных принципов Г. заключается в том, что рельеф изучается как один из географических компонентов в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности с другими компонентами и с географической обстановкой в целом. Рельеф не только испытывает воздействие со стороны других факторов, но и сам воздействует на них, а через них и на самого себя.

  Сложными взаимоотношениями между литосферой, атмосферой, гидросферой и биосферой определяется положение Г. в системе наук о Земле. Данные и методы геологии используются для выяснения зависимости рельефа от геологического строения и развития исследуемого участка земной коры; данные физической географии, климатологии, гидрологии, океанологии, почвоведения, геоботаники - для выяснения зависимости рельефа от физико-географических условий в целом и от отдельных природных компонентов; геофизики - для изучения физической сущности процессов развития рельефа и его взаимодействия с твёрдой, жидкой и газообразной оболочками Земли.

  В Г. выделяется ряд отраслей: общая Г., рассматривающая наиболее широкие вопросы формирования рельефа с освещением всего комплекса геоморфологических показателей в синтетическом плане; частная Г., изучающая рельеф по одному или нескольким частным геоморфологическим показателям; региональная Г., занимающаяся изучением конкретного рельефа отдельных участков земной поверхности - материков, океанов, морей, стран и т.п. Наиболее крупные черты рельефа Земли в региональном плане служат объектом изучения планетарной Г. Особая отрасль Г. - палеогеоморфология - рассматривает рельеф прошлых геологических эпох (нередко погребённый) с выяснением истории формирования земной поверхности на протяжении длительного геологического времени. Теоретические основы применения результатов геоморфология, исследований для решения народно-хозяйственных задач разрабатываются прикладной Г.

  Общая Г. включает ряд разделов. Наиболее крупные из них: Г. суши, которая изучает рельеф поверхности материков, и морская Г., изучающая рельеф дна морей и океанов.

  К частным геоморфологическим дисциплинам относятся: структурная Г., которая изучает морфоструктуры - формы рельефа, возникающие в результате исторически развивающегося противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных факторов при ведущей роли последних; климатическая Г., рассматривающая морфоскульптуры - формы рельефа, в образовании которых главную роль играют экзогенные процессы, взаимодействующие со всеми другими факторами рельефообразования. Структурная Г. включает разделы, посвященные исследованию роли активной тектоники в формировании рельефа и роли уже сложившихся относительно пассивных геологических структур, которые проявляются в пластике земной поверхности благодаря неравномерной денудации различных по составу горных пород. Климатическая Г. подразделяется на несколько разделов, в которых рассматриваются комплексы форм рельефа, развивающиеся в различных физико-географических условиях: в области гумидного и семигумидного климата, современного и древнего нивального климата, в полярных и субполярных, аридных, карстовых и др. областях.

  По ряду частных показателей, доступных количественному выражению, выделяют: геометрию, кинематику и динамику рельефа. Первая фиксирует внимание на изучении физиономического облика рельефа. Она включает морфографию, изучающую очертания форм рельефа, и морфометрию- учение о размерах форм, характеризуемых различными количественными показателями. Кинематика рельефа рассматривает общие особенности изменений форм земной поверхности независимо от порождающих эти изменения сил. Геометрия и кинематика рельефа являются введением в динамическую Г., изучающую физическую сущность развития рельефа в зависимости от действующих факторов. Динамическая Г. распадается на разделы, посвященные отдельным геоморфологическим процессам - склоновым, флювиальным, карстово-суффозионным, ледниковым, мерзлотным, эоловым, озёрным, морским, а также проявлению в рельефе тектоники и вулканизма. Указанные частные направления и отрасли Г. рассматривают рельеф аналитически и лишь в совокупности дают о нём и его развитии синтетическое представление. При геоморфологических исследованиях широко используются методы геологии , гляциологии , геокриологии , механики грунтов, гидродинамики, аэродинамики и др. научных дисциплин. Многие теоретические проблемы разрабатываются при помощи математических методов исследования.

  Основной рабочий метод Г.- полевые экспедиционные исследования и геоморфологическая съёмка, в результате которой создаются общая и специальные геоморфологические карты. Наряду с экспедиционными исследованиями проводятся стационарные и экспериментальные исследования геоморфологических процессов. Полевые работы проводятся с применением картографических и геодезических методов, аэрометодов, геофизических и др. методов инструментальных наблюдений. Так, при геоморфологических исследованиях морского дна используются навигационная аппаратура, эхолотирование, сейсмозондирование, специальные приборы для взятия пробного грунта на большой глубине и пр.

  Данные Г. используются при поисках различных, особенно россыпных, месторождений полезных ископаемых (поисковая Г.), при проектировании промышленных, гражданских, гидроэнергетических сооружений, автомобильных и железных дорог, морских портов (инженерная Г.), при разработке мероприятий по хозяйственной организации территории, её с.-х. использованию и по борьбе с почвенно-овражной эрозией. Результаты геоморфологических исследований служат основой при отраслевых и комплексных географических исследованиях.

  Исторический очерк.Как самостоятельная научная дисциплина Г. сложилась в конце 19 - начале 20 вв., когда оформились две геоморфологические школы: американская во главе с У. М. Дейвисом и европейская (преимущественно немецкими), творцами которой являются Ф. Рихтгофен, А. Пенк и В. Пенк. Теоретические концепции американской школы наиболее полно выразились в учении Дейвиса о географических циклах , европейской школы - в учении В. Пенка о восходящем и нисходящем развитии рельефа (основанном на морфологическом анализе склонов) и о «предгорных лестницах». В дальнейшем за рубежом наметилось стремление преодолеть абстрактность и догматизм старых концепций и разработать теоретическую базу Г. на основе учения о структурной и климатической Г. (французские учёные Ж. Буркар, Ю. Бюдель, А. Дреш, А. Кайе, Ж. Трикар, А. Шолле). Однако отдельные геоморфологи за рубежом продолжают развивать идеи, в которых формирование рельефа рассматривается без должного учёта конкретной физико-географической обстановки (например, учение английского геоморфолога Л. Кинга об универсальном значении процессов образования педипленов , отрицание им роли климата как одного из определяющих факторов формирования рельефа). В последние десятилетия зарубежные учёные много внимания уделяют вопросам динамической Г. и морфометрии (канадские учёные А. Стралер, А. Шайдеггер и др.).

  Основы Г. в России были заложены П. П. Семёновым-Тян-Шанским, П. А. Кропоткиным, В. В. Докучаевым, И. Д. Черским, И. В. Мушкетовым, С. Н. Никитиным, Д. Н. Анучиным, А. П. Павловым, В. А. Обручевым и др. Большие успехи в геоморфологическом познании территории СССР и в разработке теоретических концепций Г. были достигнуты за годы Советской власти (А. А. Борзов, И. С. Щукин, Я. С. Эдельштейн, А. А. Григорьев, И. П. Герасимов, К. К. Марков, Б. Л. Личков, Н. И. Николаев, В. А. Варсанофьева, С. С. Шульц и др.). Советские учёные развивают плодотворные идеи о геоморфологических уровнях (К. К. Марков), о геотектуре, морфоструктуре и морфоскульптуре Земли (И. П. Герасимов, Ю. А. Мещеряков), о морфологических комплексах (И. С. Щукин), о геоморфологических циклах (Ю. А. Мещеряков, Ю. Ф. Чемеков и др.). На основе новейших данных о строении коры и мантии Земли создаются общие концепции о происхождении и развитии как рельефа Земли в целом, так и рельефа дна Мирового океана (О. К. Леонтьев, Б. Л. Личков, Г.