КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Процессы и операции формообразования»

для бакалавров по направлению подготовки 151900

«Конструкторско-технологическое обеспечение

машиностроительных производств»

ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература:

1. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. – М., 1985.

2. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Учебник для вузов (МО). Колесов С.Н., Колесов И.С. 4-ое изд. – М.: Высшая шк.,2007

3. Материаловедение и технология металлов. Учебник для вузов (МО) под ред. Г.П.Фетисова, 4-ое изд. – М.: Высшая шк., 2005.

4 Металлорежущие инструменты. Учебник для вузов. / Г.Н.Сахаров, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой и др. – М.. 1989.

5 Металлорежущие станки. Учеб. пособие для втузов. /Н.С.Колев, Л.В.Красниченко, Н.С.Никулин и др. – М., 1980.

6 Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки/ под ред. Петрухи П.Г.. – М., 1974.

7. Технология и автоматизация листовой штамповки. Учебник для вузов (МО) А.Е.Попов, В.Г.Ковалев, И.Н.Шубин. 2-е изд., - М.: МГТУ, 2003.

8. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов. / А.М.Дальский, И.А.Арутюнова, Т.М. и др. Под общ. ред. А.М.Дальского. – М.: Машиностроение, 1985, - 448 с.

9. Технология металлов и материаловедение. Под ред. Б.В.Кнорозова, Л.Ф. Усовой. – М.: Металлургия, 1987.

10. Технология обработки конструкционных материалов./ Под ред. Петрухи П.Г. – М., 1991.

11. Черепанов Ю. П., Самецкий Б. И., Электрохимическая обработка в машиностроении, М. Машиностроение, 1972.

12. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки материалов, М. Машиностроение, 1971.

б) дополнительная литература:

1. Конструкционные материалы. Справочник. Под ред. Б.Н.Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1990.

2. Марочник сталей и сплавов. Под ред. д-ра техн.наук, проф. А.С.Зубченко. - М.: Машиностроение, 2001.

3. Выбор заготовок в машиностроении. Справочник. Кондаков А.И., Васильев А.С. – М.: Машиностроение, 2007.

4. Конструкционные материалы и их обработка. Под общ. ред. Н.А.Галактионовой. – М.: Металлургия, 1975.

5.Технология кузнечно-штамповочного производства. Я.М.Охрименко. – М.: Машиностроение, 1976.

6. Справочник по холодной штамповке. В.П.Романовский. – М.: 1959.

7. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. – М., 1975.

8. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1, 2. /Под ред. Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К.. – М., 1985.

9. Справочник по технологии резания материалов. Т. 1, 2. – М., 1985.

10. Справочник инструментальщика. / Под ред. Ординарцева И.А. – М., 1987.

11. Краткий справочник металлиста. – М., 1987.

12. Нефедов Н.А.. Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. – М., 1977. 1990.

13.Алексеев Г.А., Аршинов В.А., Кричевская Р.М. Конструирование инструмента. – М.. 1979.

14.Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М., 1979.

15.Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки. М., 1981.

16. ГОСТ 7505-89. Поковки стальные штампованные.

Раздел 1. «Технологические процессы обработки материалов: резание, пластическое деформирование, электроэрозионная, электрохимическая, ультразвуковая, лучевая обработка». Дидактическая единица 1 (1.1) – Технологические процессы обработки материалов резанием (основные понятия и определения). Дидактическая единица 2 (1.2) – Технологические процесс обработки материалов давлением (основные понятия и определения). Дидактическая единица 3 (1.3) – Технологические процессы физико-химической обработки материалов (основные понятия и определения).

Лекция №1

Технологические процессы обработки материалов резанием

(основные понятия и определения)

Резание как технологический способ обработки

Обработка резанием заключается в срезании с обрабатываемой заготовки некоторого слоя металла, называемого припуском.

Металл, удаляемый в процессе резания, подвергается пластическому деформированию и разрушению. В таком виде его принято называть стружкой.

Все способы и виды обработки металлов, основанные на срезании припуска и превращении его в стружку, составляют разновидности, определяемые термином «резание металлов». Все разновидности резания подчиняются общим закономерностям.

Способы разделения металлов на части, при которых не образуется стружка, не относятся к обработке резанием (например, разрезка ножницами).

Элементы резания. Основные понятия и определения

При обработке металлов резанием изделие получается в результате срезания с заготовки слоя припуска, который удаляется в виде стружки. Готовая деталь ограничивается вновь образованными обработанными поверхностями. На обрабатываемой заготовке в процессе резания различают обрабатываемую и обработанную поверхности. Кроме того, непосредственно в процессе резания режущей кромкой инструмента образуется и временно существует поверхность резания (рис. 1).Для осуществления процесса резания необходимо и достаточно иметь одно взаимное перемещение детали и инструмента. Однако для обработки поверхности одного взаимного перемещения, как правило, недостаточно. В этом случае бывает необходимо иметь два или более, взаимосвязанных движений обрабатываемой детали и инструмента. Совокупность нескольких движений инструмента и обрабатываемой детали и обеспечивает получение поверхности требуемой формы. При этом движение с наибольшей скоростью называется главным движением (D_г), а все остальные движения называются движениями подачи (D_s). Суммарное движение режущего инструмента относительно заготовки, включающее главное движение и движение подачи, называется результирующим движением резания (D_e). Геометрическая сумма скорости главного движения резания и скорости движения подачи определяет величину скорости результирующего движения резания (V_e). Плоскость, в которой расположены векторы скоростей главного движения резания и движения подачи (рис. 1), называется рабочей плоскостью (P_s). В этой плоскости измеряются угол скорости резания V и угол подачи μ. Для случаев токарной обработки этот угол равен 90 градусам.

Интенсивность процесса резания определяется напряженностью режима резания. Режим резания характеризуют три параметра:

- глубина резания t (мм);

- подача s (мм/об);

- скорость резания v (мм/мин).

Элементы режима резания: глубина подача и скорость, обозначаются строчными (малыми) буквами латинского алфавита.

Глубиной резания называется толщина слоя обрабатываемого материала, срезаемого за один проход инструмента.

Подачей называется величина перемещения инструмента или обрабатываемого изделия в единицу времени или величина, этого перемещения, отнесенная к величине главного движения.

Рис. 1. Поверхности и движения при резании металлов:

1 – обрабатываемая поверхность; 2 — обработанная поверхность; 3 – поверхность резания;

P_s – рабочая плоскость; V – вектор скорости резания; V_s – вектор скорости движения подачи; V_e – вектор скорости результирующего движения; D_г – главное движение; D_s – движение подачи; D_e – результирующее движение.

Скоростью резания называется скорость перемещения поверхности резания относительно режущей кромки инструмента. Скорость резания можно представить как путь, пройденный режущим инструментом в единицу времени в направлении главного движения по поверхности резания.

Величина подачи и глубины резания определяют размер площади поперечного сечения срезаемого слоя (сечения среза):

f = t S.

Процесс пластической деформации срезаемого слоя и напряженность процесса резания наиболее полно оценивается не величиной площади поперечного сечения среза, а величинами ширины и толщины поперечного сечения срезаемого слоя (см. рис.2). Толщиной срезаемого слоя (среза) a называется расстояние между двумя последовательными положениями поверхности резания. Шириной срезаемого слоя b называется расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания.

Форма поперечного сечения среза зависит от формы режущей кромки инструмента и от расположения ее относительно направления движения подачи. При резании инструментом с прямолинейной режущей кромкой толщина среза а постоянна на всей ширине среза, а при резании инструментом с криволинейной режущей кромкой толщина среза неодинакова в разных точках по ширине среза. Из рис. 2 видно, что при постоянных значениях подачи S и глубины резания t ширина среза b и толщина среза a изменяются в зависимости от положения режущей кромки, в зависимости от угла между режущей кромкой и направлением подачи.

Рис. 2. Форма и размеры площади поперечного сечения среза

В результате того, что режущий инструмент имеет вспомогательный угол не равный нулю, фактическая площадь среза f_факт. меньше номинальной на величину площади среза остающихся на обработанной поверхности гребешков. Величина их несоизмеримо мала по сравнению с номинальной, и для выполнения каких-либо расчетов ею можно пренебречь.

Производительность обработки резанием может характеризоваться объемом металла, срезаемого в единицу времени.

Этот объем, мм³/мин, может быть определен как произведение площади поперечного сечения среза и длины пути, пройденного режущим инструментом в единицу времени – скорости резания:

, мм³/мин,

где:    t – глубина резания, мм;

s – подача, мм/об;

v – скорость резания, м/мин;

Кроме того, производительность механической обработки может оцениваться также величиной площади поверхности, обработанной в единицу времени, или по другим показателям.