Гречишников В.А., Чемборисов Н.А., Схиртладзе А.Г., Савин И.А., Сухинина Л.А.

Резание материалов. Режущий инструмент учебник

Том 1

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

2005

УДК 621.9.025.11

Г42

Гречишников В.А., Чемборисов Н.А. ,Схиртладзе А.Г., Савин И.А., Сухинина Л.А. (под общей редакцией д.т.н., профессора Чемборисова Н.А.) Резание материалов. Режущий инструмент. - Учебник. (В трех томах) Том 1. Резание материалов. – Набережные Челны: Изд-во КамПИ – 2005. – 256 с.

В трех томах учебника изложены общие вопросы, связанные с физическими основами резания материалов, рассмотрены современные инструментальные материалы, смазочно-охлаждающие технологические средства. Рассмотрены теоретические вопросы формирования макро- и микрогеометрии обрабатываемой поверхности, методы определения профиля образующей исходной инструментальной поверхности. Приведены конструкции наиболее распространенных инструментов общего назначения, а также теоретические основы формирования информационно-поисковой системы режущего инструмента. В первом томе изложены вопросы по резанию материалов.

Рекомендуется для студентов технических вузов при подготовке бакалавров и магистров наук по направлению – «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и дипломированных специалистов по направлению – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Может быть полезна аспирантам специальности «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки»

Ил: 137; Библиогр. 14 названий

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор кафедры технологии производства двигателей Казанского государственного технического университета имени Туполева А.Н., заслуженный профессор КГТУ имени А.Н.Туполева Юнусов Ф.С.

Технический директор ОАО КамАЗинструментспецмаш – Хисамутдинов Р.М.

© Камская государственная академия КамПИ

© Московский государственный технологический университет «Станкин»

ПРЕДИСЛОВИЕ

Обработка резанием – это основной технологический прием изготовления точных деталей машин и механизмов.

Большинство деталей машин из различных материалов приобретает окончательную форму и размеры в результате механической обработки.

С увеличением в настоящее время точности заготовочных операций (литья, штамповки, и т.д.) уменьшается припуск на механическую обработку, уменьшается объем простых обдирочных операций и увеличивается объем сложных трудоемких финишных операций. Но значительного снижения объема процесса обработки резанием к 2010 году и т. д. ожидать нельзя, т. к. с каждым годом усложняется конструктивные формы деталей, возрастает требование к качеству и точности их изготовления. Начинают широко применяться труднообрабатываемые металлы (высокопрочные, жаропрочные, жаростойкие стали и сплавы, титановые сплавы), которые имеют низкую обрабатываемость резанием, что повышает трудозатраты при обработке.

Совершенствование процесса резания и создание новых методов обработки невозможно без глубокого знания науки о резании металлов, которая является базой для технологии машиностроения.

При проектировании технологических процессов изготовление деталей необходимо оценить их эффективность, т.е. качество изготавливаемых деталей, надежность функционирования технологического процесса, производительность и себестоимость технологического процесса.

Производительность и себестоимость технологического процесса определяется временем на выполнение отдельных операций и зависит от режимов резания.

Назначить оптимальные режимы резания невозможно без знания основных законов науки о резании металлов, которые базируются на процессах происходящих в зоне деформации и на контактных поверхностях инструмента. Качество изготовления деталей определяется точностью их геометрической формы, шероховатостью обрабатываемой поверхности, состоянием поверхностного слоя.

При определенной жесткости детали макрогеометрические погрешности формы зависят от величины и направления сил, действующих при обработке.

Погрешность формы детали, вызванную нагревом детали и инструмента при обработке, можно рассчитать, зная температуру, возникшую в процессе резания. Для этого необходимо изучить тепловые явления, происходящие при резании.

Надежность функционирования технологического процесса определяется возможными отказами по точности обработки и стойкости инструмента. Анализ возникновения отказов и пути их устранения, помогает установить характер изнашивания инструмента с помощью применения теории статистической стойкости инструментов.

Проектирование режущих инструментов начинается с определения профиля образующей исходной инструментальной поверхности, назначения материала режущей части инструмента и выбора ее геометрических параметров – переднего угла , главного и вспомогательного задних углов и соответственно, главного и вспомогательного углов в плане и соответственно.

Износостойкость, пластичная и хрупкая прочность инструмента зависит от особенностей контакта технологической пары: режущий инструмент – деталь. Чтобы установить критерий затупления при эксплуатации инструмента и величину допустимого износа, необходимо знать физическую природу и количественные закономерности изнашивания.

При проектировании металлорежущих станков задают диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и величины изменения подач, эффективную мощность станка. Выбор этих параметров производится на основе рациональных режимов резания при одноинструментальной и многоинструментальной обработки.

Расчёты на жёсткость, прочность и долговечность отдельных узлов и деталей станка, расчет на виброустойчивость станка осуществляют, используя силовые и динамические закономерности процесса резания. Эти закономерности нужны и при проектировании адаптивных систем.

Применение в машиностроении новых труднообрабатываемых материалов, повышение уровня автоматизации металлорежущих операций и создание самонастраивающихся систем, повышение требований к точности и качеству обработки ставит перед наукой о резании ряд проблем.

Например: при резании труднообрабатываемых материалов подход к назначению режимов резания отличается от традиционного. Обработка конструкционных материалов в космосе требует новых методов, так как высокий вакуум разрушает окисные плёнки на материале и приводит к свариванию свёрл, метчиков и других инструментов с деталью.

При разработке самонастраивающихся систем и программных управлений процессом резания, на автоматических станках и линиях необходимо математическое описание влияние условий резания на основные характеристики процесса резания.

Важная задача – это замена эмпирических формул для расчета сил и скорости резания физическими формами, использующими механические и теплофизические свойства обрабатываемого материала и инструментального материала, и характеристики процесса резания.