Обработка на металлорежущих станках

Основные понятия и определения

Основными рабочими функциями инструмента являются: формообразование заданной поверхности детали и удаление лишнего объема материала заготовки - припуска.

Для того, чтобы инструмент мог удалить с заготовки припуск, инструменту и заготовке сообщают движения с определёнными ско­ростями и направлениями. В процессе резания всегда есть, как минимум, два движения: движение резания и движение подачи. Рассмотрим две схемы обработки - строгание и продольное точение.

Движение резания - это движение, необходимое для того, что­бы осуществлялся процесс превращения срезаемого слоя в стружку. Движением подачи называют такое движение, которое необ­ходимо, чтобы указанный процесс происходил непрерывно или периодически повторялся.

Скорость движения резания называют скоростью резания V, a скорость движения подачи - просто подачей S . При постоянной частоте вращения заготовки n об/мин скорость резания V, определяется по формуле

где D - текущий диаметр, на котором находится режущее лезвие резца;

n - число оборотов изделия.

При продольном точении определяется глубина резания , подача на оборот S₀ и минутная подача S_М = S₀n.

По абсолютной величине скорость резания и подача резко отличаются друг от друга: при строгании оба эти движения происходят не одновременно, а при точении - одно временно. Если движение подачи отсутствует в то время, когда осуществляется движение резания, то ин­струмент имеет простое рабочее движение, а если эти движения происходят одновременно, то сложное рабочее движение. На обрабатываемой заготовке в процессе резания различают следующие поверхности:

1 - обрабатываемая поверхность, т.е. та поверхность заго­товки детали, которая исчезает в результате снятия припуска,

2 - обработанная поверхность, т.е. та поверхность, которая образуется после снятия припуска,

3 - поверхность резания, образуемая лезвиями инструмента в процессе резания.

Для того, чтобы инструмент мог осуществлять процесс резания его режущая часть должна быть очерчена определёнными поверхно­стями. Этими поверхностями являются:

4 - передняя поверхность- та, по которой сходит стружка в процессе резания,

5 - задняя поверхность- та, которая обращена к поверхности резания,

6 - вспомогательная задняя поверхность, обращенная к обработанной поверхности.

Все эти поверхности могут быть самыми разнообразными с геометрической точки зрения.

Пересечение поверхностей инструмента даёт режущие лезвия:

7 - главное лезвие, это пересечение /линия/ передней и зад­ней поверхности,

8 - вспомогательное лезвие, это пересечение передней и вспо­могательной задней поверхности.

Иногда между главный и вспомогательным лезвием располагает­ся переходное лезвие, образованное пересечением передней и переходной задней поверхности. Если переходной задней поверх­ности нет, то переходное лезвие вырождается в точку, называе­мую вершиной резца.

Различают свободное и несвободное резание. Если в работе участвует только глазное лезвие, то такое ре­зание называют свободным. Если же в работе наряду с главным участвует вспомогательное или переходное лезвие, то такое резание называют несвободным.

Геометрические параметры токарного резца.

Совокупность ряда углов, характеризующих пространственное и взаимное расположение поверхностей и лезвий инструмента, на­зывается его геометрическими параметрами. Любой - режущий инструмент можно рассматривать с двух точек зрения: как некоторое геометрическое тело определённых размеров и определённой формы и как орудие труда, с помощью кото­рого осуществляется определенный метод обработки. Соответствен­но этому и геометрические параметры целесообразно разделить на:

1.геометрические параметры инструмента, рассматриваемого как геометрическое тело. Эти параметры нужны для изготовления ин­струмента и его контроля и они называются статическими параметрами или углами заточки.

2. геометрические параметры инструмента в процессе резания. Они характеризуют условия протекания процесса резания и назы­ваются кинематическими или рабочими параметрами /углами/.Рабочие углы инструмента при определённых условиях обработ­ки могут по величине очень сильно отличаться от углов заточки. Сообщив инструменту при его работе те или иные движения, или изменив соотношение скоростей этих движений, можно при неиз­менных углах заточки получить различные по величине рабочие углы.

При рассмотрении инструмента как геометрического тела, плос­кости, относительно которых фиксируется положение поверхнос­тей и лезвий инструмента, должны быть такими, чтобы обеспе­чить при существующих технологических средствах наибольшую простоту изготовления инструмента и его контроля. Если же инструмент рассматривать в процессе работы, то его поверхности и лезвия следует ориентировать относительно поверхности ре­зания, т.е. той поверхности, которая им получается.

При заточке и контроле резцов их поверхности режущей части и лезвия целесообразно ориентировать относительно трёхгран­ника, образованного пересечением 3-х взаимно перпендикулярных плоскостей:

1-1 - опорная плоскость, совпадающая с плоскостью чертежа,

2- 2 - боковая плоскость,

3-3 - плоскость, перпендикулярная первым двум.

Положение главного лезвия определяется главным углом в пла­не j. Это угол между проекцией главного лезвия на опорную плос­кость и плоскостью, перпендикулярной к опорной и боковой плос­костям. j₁ - вспомогательный угол в плане - угол между проекцией вспомогательного лезвия на опорную плоскость и плоскостью, перпендикулярной к опорной и боковой.

Для изображения передней и задней поверхностей резец рассекают плоскостью N - N. Она называется главной секущей плоскостью и проходит перпендикулярно проекции главного лезвия на опорную плоскость.

Положение передней поверхности определяется передним углом g. Это угол между передней поверхностью или плоскостью к ней касательной , т.е. передней плоскостью, и плоскостью, параллель­ной опорной. Передний угол может быть положительным и отрицатель­ным. Принято считать угол g положительным, если он лежит вне тела инструмента /сечение N - N ( а )/, и отрицательным, если он лежит в теле инструмента ( б ).

Положение задней поверхности характеризуется задним углом a. Задний угол это угол между задней поверхностью или плоскостью, к ней касательной, и плоскостью, проходящей через главное лез­вие, перпендикулярно опорной. Угол a может, быть только положи­тельным.

Вспомогательный задний угол a определяет положение вспомога­тельной задней поверхности. Он рассматривается в сечении рез­ца вспомогательной секущей плоскостью N₁ - N₁. Эта плоскость перпендикулярна проекции вспомогательного лезвия на опорную плоскость. Угол a₁ - это угол между вспомогательной задней по­верхностью или плоскостью, касательной к ней, и плоскостью, проходящей через вспомогательное лезвие, перпендикулярно опор­ной.

Положение главного лезвия характеризуется углом наклона глав­ного лезвия l. Этот угол расположен в плоскости, проходящей через главное лезвие и перпендикулярной опорной - вид А. Углом наклона главного лезвия l называется угол между главным лез­вием, или касательной к нему, и плоскостью, параллельной опор­ной. Угол l может быть положительным и отрицательным. Принято считать, что угол l положительный, если вершина резца является наинизшей - точкой главного лезвия, и угол l отрицательный, если вершина резца самая высокая точка главного лезвия.

t и S называют технологическими размерами сре­заемого слоя. Их используют технологи при назначении режима резания.

Помимо этих размеров существуют физические размеры срезаемого слоя - толщина a и ширина b. Толщина срезаемого слоя a - размер слоя, срезаемого с повер­хности резания, измеренный по нормали между двумя соседними по­ложениями поверхности резания.

Ширина срезаемого слоя b - размер слоя, срезаемого с поверх­ности резания, измеренный в направлении, перпендикулярном его толщине. Физические и технологические параметры срезаемого слоя свя­заны соотношениями:

a = S sin j ,

b = t / sin j.

Площадь поперечного сечения срезаемого слоя

F = a b = S t .

Типы стружек при резании

При резании конструкцион­ных материалов образуются четыре типа стружек:

1. элементная,

2. суставчатая,

3. сливная,

4. стружка надлома.

Первые три типа называют стружками сдвига, т.к. их образование связано с напряжениями сдвига, а четвёртый тип называют стружкой отрыва, т.к. её образование связано с растягива­ющими напряжениями.

Элементная стружка / рис.А / состоит из отдельных элементов правильной геометрической формы, приблизительно одинаковых и не связанных или слабо связанных между собой. Граница m n, отделяющая стружку от срезаемого слоя, физически существующая граница, на­зываемая поверхностью скалывания.

Элементы суставчатой стружки / рис.Е / связаны между собой, по­верхность скалывания намечена, но не проходит через всю стружку. Эта стружка является промежуточной между элементной и сливной / рис.В /.

Сливная стружа - сплошное тело, имеющее гладкую контактную поверхность 1 и шероховатую свободную поверхность 2. Явно выраженная граница m n появляется при больших скоростях резания / поверхность сдвига /. Стружка контактирует с передней поверхностью на площадке шириной l_п .

Стружка надлома / рис.Г / состоит из отдельных не связанных друг с другом кусочков различной фоpмы и размеров. Разрушение срезаемого слоя происходит по наиболее непрочным местам. Повер­хность разрушения m n может располагаться ниже поверхности реза­ния и поэтому последняя имеет увеличенную шероховатость.

Факторы, влияющие на тип стружки:

1. Род и механические свойства обрабатываемого материала - пластичные материалы дают стружи сдвига, при увеличении проч­ности и твердости наблюдается переход сливной стручки в суставчатую и затем в элементную. При обработке хрупких материалов об­разуется элементная стружка и реже стружка надлома.

2. Передний угол g - при обработке пластичных материалов с ростом угла g стружка из элементной переходит в суставчатую и затем в сливную, а у хрупких материалов - из элементной в стружку надлома.

3. Скорость резания - при увеличении скорости резания для боль­шинства углеродистых и легированных сталей стружка из элемент­ной переходит в суставчатую, а затем в сливную. Повышение ско­рости резания при обработке хрупких материалов сопровождается переходом стружки из стружки надлома в элементную.