Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
По дисциплине
«Резание материалов»
для специальности 151001 «Технология машиностроения»
(заочная форма обучения)
Составитель:
доцент каф. ТМС, к.т.н. В.В. Деркач
2010 г.
Содержание
Глава 1. Физико-механические основы обработки материалов резанием 2
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК 2
1.2. КИНЕМАТИКА РЕЗАНИЯ 3
1.3. РЕЖИМ РЕЗАНИЯ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ, ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ 6
1.4. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РЕЗАНИЕ И КАЧЕСТВО ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ 9
1.5. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ РЕЗАНИЯ 13
1.6. ТОЧНОСТЬ, КАЧЕСТВО И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОБРАБОТКИ 34
1.7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ 37
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 38
Глава 2. Инструментальные материалы 38
2.1. СВОЙСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 38
2.2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ 39
2.3. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ 40
2.4. СИНТЕТИЧЕСКИЕ СВЕРХТВЕРДЫЕ И КЕРАМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 41
2.5. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 43
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 45
Глава 1. Физико-механические основы обработки материалов резанием
1.1. Классификация и характеристика технологических методов обработки заготовок
В производственных условиях изделия изготовляют по разработанным технологическим процессам, включающим определенную совокупность и последовательность их обработки. Технологическая операция — это часть технологического процесса, непрерывно выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими объектами производства.
Метод обработки характеризуется видом используемой энергии, способом воздействия инструмента на заготовку и схемой обработки определенной поверхности заготовки.
При обработке используют следующие виды энергии: механическую (обработка металлов резанием и давлением); химическую, электрическую, светолучевую, ультразвуковую и плазменную.
По способу воздействия инструмента на обрабатываемую заготовку различают вид контакта (точечный, линейный, пространственный) и характер контакта (непрерывный, прерывистый, импульсный и вибрационный).
Схема обработки зависит от вида используемого оборудования. На схеме показывают условное изображение заготовки и инструмента, их закрепление и формообразующие движения.
Классификация технологических методов обработки заготовок показана на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Классификация технологических методов обработки заготовок
1.2. Кинематика резания
Обработка металлов резанием основана на срезании лезвийным или абразивным режущим инструментом с поверхностей заготовки слоя материала (стружки) для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали. Слой материала, срезаемый с заготовки, называют припуском. Чтобы с заготовки срезать слой материала, необходимо режущему инструменту и заготовке сообщить относительные движения. Инструмент и заготовку устанавливают и закрепляют в рабочих органах станка, обеспечивающих эти относительные движения: в шпинделе, на столе, в револьверной головке, инструментальном магазине. Движения рабочих органов станков делят на движения резания, установочные и вспомогательные. Движения, которые обеспечивают срезание с заготовки слоя металла или вызывают изменение состояния обработанной поверхности заготовки, называют движениями резания. К ним относят главное движение резания и движение подачи.
За главное принимают движение, которое определяет скорость деформирования и отделения стружки, за движение подачи — движение, которое обеспечивает непрерывность врезания режущей кромки инструмента в материал заготовки. Эти движения могут быть непрерывными иЛи прерывистыми, вращательными, поступательными, возвратно-поступательными. Скорость главного движения резания обозначают v, скорость движения подачи — v3. Движения, обеспечивающие взаимное положение инструмента и заготовки для срезания с нее определенного слоя материала, называют установочными. К вспомогательным движениям относят транспортирование заготовки, закрепление заготовки и инструмента, быстрое перемещение рабочих органов станка, переключение скоростей движения резания и движения подачи и т. д.
Формообразование поверхности заготовки можно представить схемой обработки. На схеме условно изображают обрабатываемую заготовку, ее установку и закрепление на станке, закрепление и положение инструмента относительно заготовки, а также движения резания (рис. 1.2). Инструмент показывают в положении, соответствующем окончанию обработки поверхности заготовки. Обработанную поверхность выделяют другим цветом или утолщенными линиями. На схемах обработки показывают характер движений резания, например, вращательное, возвратно-поступательное. Закрепление заготовки показывают полуконструктивно (рис. 1.2, а, д) или условными знаками (рис. 1.2, б—г) в соответствии с ГОСТ 3.1107—83.
Рис. 1.2. Элементы схем обработки и схемы обработки заготовок точением (а), растачиванием (б), сверлением (в), фрезерованием (г), шлифованием на круглошлифовальном (д) и плоскошлифовальном (е) станках; Dr — главное движение резания; Ds пр — продольное движение подачи; DSB — вертикальное движение подачи; Dsn — поперечное движение подачи; Da кр — круговое движение подачи
В процессе резания на заготовке различают (рис. 1.2, а) обрабатываемую поверхность /, с которой срезается припуск, обработанную поверхность 3, с которой припуск срезан, и поверхность резания 2, образуемую в процессе обработки главной режущей кромкой инструмента.
Методы формообразования поверхностей. Пространственную форму детали определяет сочетание различных поверхностей. Для облегчения обработки заготовки конструктор стремится использовать наиболее простые геометрические поверхности: плоские, круговые цилиндрические и конические, шаровые, торовые, геликоидные. Любая геометрическая поверхность представляет собой совокупность последовательных положений следов производящей линии, называемой образующей, движущейся по другой производящей линии, называемой направляющей. Например, для образования круговой цилиндрической поверхности необходимо прямую линию (образующую) перемещать по окружности (направляющей).
При обработке поверхностей на металлорежущих станках образующие и направляющие линии в большинстве случаев являются воображаемыми. Они воспроизводятся во времени комбинацией движений заготовки и инструмента, скорости которых строго согласованы. Движения резания являются формообразующими. Механическая обработка заготовок деталей машин реализует в основном четыре метода формообразования поверхностей: копирования, следов, касания и обкатки.
Образование поверхностей методом копирования состоит в том, что режущая кромка инструмента является реальной образующей линией 1 (рис. 1.3, а). Направляющая линия 2 воспроизводится во времени вращением заготовки. Здесь формообразующим является главное движение резания. Движение подачи необходимо для того, чтобы получить геометрическую поверхность определенного размера. Метод копирования используют при обработке фасонных поверхностей деталей на различных металлорежущих станках: токарных, фрезерных, протяжных.
Образование поверхностей по методу следов заключается в том, что образующая линия 1 является траекторией движения точки вершины главной режущей кромки инструмента, а направляющая линия 2 — траекторией движения точки заготовки (рис. 1.3, б). Здесь формообразующими являются движения резания. Этот метод формообразования поверхностей деталей распространен наиболее широко.
Образование поверхностей по методу касания состоит в том, что образующей линией 1 является режущая кромка инструмента (рис. 1.3, в), а направляющей линией 2 поверхности служит касательная к ряду геометрических вспомогательных линий — траекториям точек режущей кромки инструмента. Здесь формообразующим является движение подачи.
Рис. 1.3. Схемы формообразования поверхностей
Образование поверхностей по методу обкатки заключается в том, что направляющая линия 2 воспроизводится вращением заготовки. Образующая линия 1 получается как огибающая ряда последовательных положений режущей кромки инструмента относительно заготовки (рис. 1.3, г) вследствие согласования скорости главного движения резания со скоростью движения подачи. Скорости движения согласуются так, что за время прохождения круглым резцом расстояния l резец делает один полный оборот относительно своей оси вращения. Здесь все три движения являются формообразующими.