Питання для самоперевірки:

• Що собою являє кубічний нітрид бору?

• Яку кристалічну решітку має нітрит бору?

• Яку величину теплостійкості мають надтверді різальні інструменти?

• В яких випадках використовують різальні інструменти із надтвердих матеріалів?

• Як отримують сілініт-Р ?

• Які ви знаєте різновиди синтетичних алмазів ?

• Яка величина теплостійкості різальних інструментів із алмазу?

Тема 2. Процес стругання

Питання теми, що винесені для самостійної роботи:

1. Сутність процесу стругання на поперечно та поздовжньо стругальних верстатах та різальні інструменти.

2. Сили, що діють на різець при струганні. Швидкість різання та потужність.

3. Елементи режиму різання і машинний час при струганні

4. Техніка безпеки при струганні.

Література:

В. А. Аршинов, Г.А. Алексеев «Резание металов и режущий инструмент», 1977р.

За підсумками самостійного опрацювання вищезазначених питань

студент повинен:

А) Знати:

1. Яким чином здійснюється процес стругання;

2. Який рух отримує заготовка;

3. Що є рухом подачі;

4. Який різальний інструмент використовується;

5. Як визначається сила різання та потужність при струганні;

6. Що є елементи режиму різання;

Б) Уміти:

1. Визначати геометрію різальної частинки стругальних різців;

2. Обчислювати величину сили різання, потужності та машинного часу;

3. Призначати режими різання.

1. Сутність процесу стругання та ріжучий інструмент

Процес стругання здійснюється на стругальних верстатах з прямолінійним рухом різання. Стругальні верстати діляться на поперечно і поздовжньо-стругальні. У поздовжньо-стругальних верстатів рух різання передається столу із закріпленою на ньому заготовкою, а рух подачі - інструменту (різцю). У поперечно­стругальних верстатів (рис.1), навпаки, рух різання (головний рух) передається різцю, закріпленому в повзуні верстата, а рух подачі - столу, на якому кріпиться заготовка. Подача при струганні має розмірність в мм/дв.хід.

У стругальних верстатів під час робочого ходу відбувається процес різання, а під час холостого (зворотного) ходу заготовка або різець переміщаються у зворотному напрямку. При холостому ході різання не відбувається, в кінці холостого ходу починається рух подачі, тобто відносне переміщення різця і заготовки в поперечному її напрямку, необхідне для зняття наступного шару металу при робочому ході. Для зменшення часу на обробку швидкість холостого ходу (v_х.х) у стругальних верстатів більше швидкості робочого ходу (v_р._х).

Рис.1 Елементи різання при струганні Рис.2 Схема довбання

Рис.3 Лівий прохідний стругальний різець з пластинкою твердого сплаву

До стругальних відносяться і довбальні верстати, у яких зворотно-поступальний рух здійснюється не в горизонтальній, а у вертикальній площині (Рис.2). У цих верстатів швидкості робочого і холостого ходів рівні.

В якості ріжучого інструменту при струганні застосовують стругальні різці, а при довбанні – довбальні. На рис.З показаний лівий прохідний стругальний різець з платівкою з твердого сплаву, призначений для обробки горизонтальних поверхонь, на рис.4 - лівий підрізнЬц, призначений для обробки горизонтальних поверхонь, на рис.4 – лівий підрізний, призначений для обробки вертикальних поверхонь, а на Рис.5 – відрізний (прорізний) вигнутий різець, призначений для відрізки або прорізки пазів. Форма передньої поверхні стругальних різців така ж, як і у токарних різців (дивись наступну сторінку).

Рис.4 Лівий підрізний стругальний різець з пластинкою твердого сплаву

Рис.5 Відрізний вигнутий стругальний різець

Для обробки вертикальних поверхонь, а на рис.5 - відрізний (прорізний) вигнутий різець, призначений для відрізки або прорізки пазів. Форма передньої поверхні стругальних різців така ж, як і у токарних різців.

У зв'язку з тим, що стругальний різець вступає в роботу кожного разу з ударом, у різців, виготовлених із швидкорізальної сталі, передній кут у робиться на 5-10°, менше (в порівнянні з токарними різцями); кут на фасці . У різців, оснащених пластинками з твердих сплавів, при обробці чавунів кут °, а за формами І, IV (при обробці сталей) - від 0 до -15°. При обробці сталей різцями з передньою поверхнею за формами II і III кут на фасці Задній кут а у стругальних різців від 8 до 16 Головний кут в плані у прохідних стругальних різців 30-75.

У підрізного різця кут ф робиться рівним 90° при необхідності отримання уступу, що становить з вертикальною площиною кут 90° При обробці вертикальної поверхні на прохід, щоб не простругати поверхню столу, кут ф може бути і більше 90⁰ (див. рис. 4). Однак якщо можна обробити вертикальну поверхню на прохід, не зіпсувавши столу верстата то краще використовувати прохідний відігнутий у різець з кутом тому що чим менше кут , тим більше стійкість різця. У відрізних різців (рис.5)

Рис.6 Форма стержнів стру­гальних різців:

а — прямий; б — зігнутий

Рис.7 Схема збірного зігнутого стругального різця (конструкції ВНІІ):

1 — державка; 2 — ніж; 3 — штифт; 4 — винт

Для збереження вершини і зменшення руйнуючої дії удару, а також для більш плавного входу різця у заготовку і виходу з неї кут нахилу головної різальної кромки у прохідних та підрізних стругальних різців робиться обов'язково позитіданим (до +20); радіус закруглення при вершині r повинен дорівнювати 1 - 2 мм; біля відрізних (прорізних) різців . Щоб зменшити заклинювання різця при різанні, стрижень стругальних різців рекомендується робити зігнутим. При прямому стрижні (рис.6, а) під впливом сил, що діють на різець, вигин стрижня навколо точки О викличе впровадження вершини різця в оброблену поверхню. При вигнутому стержні це впровадження менше, і в разі, якщо вершина різця знаходиться в площині опори (мал. 6, б), його не буде зовсім, так як радіус кола R, за якою буде переміщатися вершина різця, дорівнює вильоту l.

При струганні на великих стругальних верстатах успішно застосовують стругальні збірні різці (рис.7), здатні витримувати навантаження при різанні чавуну з глибиною різання до 30мм і подачею до 2-2,5 мм/дв.хід. Застосування таких різців підвищує продуктивність на 20-30% (в порівнянні із звичайними стрижневими стругальними різцями).

Для остаточної (чистової) обробки застосовують чистові різці, які мають великий, радіус закруглення або велику довжину (до 40 мм і більше) ріжучої кромки з кутом (так звані широкі чистові або лопаткові різці). Чистове стругання - високопродуктивний процес остаточної обробки поверхонь, що заміняє при обробці чавуну таку трудомістку операцію, як шабрування.

Рис.8 Різець для чистового стругання.

При цьому важка ручна праця замінюється машинною і продуктивність підвищується в 10 разів. В окремих випадках чистове стругання замінює і шліфування, так як при роботі на верстаті широкими різцями можна отримати високу точність і малу шорсткість обробленої поверхні ( при подачі до 20 мм / дв.хід, глибині різання до 0,1 мм і відповідної мастильно-охолоджуючої рідини).

На рис.8 показаний різець, оснащений пластинкою з твердого сплаву ВК8, який успішно застосовується при чистовому струганні чавуну. Передня і задня поверхні ретельно доведені; ріжуча кромка гостра і прямолінійна, що суттєво впливає на підвищення якості обробленої поверхні. Для забезпечення поступового входу' і виходу різця по всій ширині зрізу, а також для зменшення руйнуючої дії ударного навантаження на вершину різець має кут нахилу ріжучої кромки На довжині 10 мм ріжуча кромка має кут а на решті частини різальної кромки кут Довжина частини різальної кромки з кутом повинна бути не менше 1,5s; по цій різець встановлюється в різцетримач (по шліфованій плитці, І покладеній на попередньо простругану поверхню). Обробку таким різцем рекомендується вести не менше ніж з двох проходів: попереднього з глибиною різання 0,5 - 0,8мм, остаточного з глибиною різання не більше 0,08мм. При струганні чавунів для першого проходу рекомендується швидкість різання 15-20, а для остаточного 4-12 м/хв. Величина подачі призначається залежно від довжини ріжучої кромки має кут .

Для підвищення якості обробленої поверхні чавуну і охолодження різального інструменту застосовують гас, подаючи його невеликим струменем на різець. Високий клас шорсткості поверхні досягається при обробці широкими різцями, оснащеними пластинками твердих сплавів, з ріжучою кромкою, поверненою на кут 60⁰ відносно напрямку робочого руху. При чистовій обробці поверхонь великогабаритних деталей застосовують стругальні обертальні (чашкові) різці конструкції ВНІІ (рис. 9).

Рис. 9 Чистовий стругальний обертовий різець для обробки сталі

Чашка 1 з швидкорізальної сталі з циліндричним хвостовиком обертається в бронзовій втулці 7, яка запресована в державці 2. У втулці 7 чашка 1 кріпиться за допомогою шайби 6, пружини 5 і гайки 3; щоб уникнути відгвинчування гайки в ній зроблено отвір, в який вставляється шплінт 4.

Для утворення заднього кута а вісь отвору в державці нахилена під кутом 3 Крім цього, різець (державка) повертається в різцетримачі на кут

5° - 5° З0' в площині, перпендикулярній напрямку головного руху; цей розворот робиться для забезпечення раціонального стружкоутворення і стружковідведення.

Чашковими обертовими стругальними різцями працюють з глибиною різання до 11мм, з подаванням до 5 мм/дв.хід, при швидкості різання до 8 м/хв. Стійкість різців . (при зносі ) дуже висока (22-24 год), що дозволяє обробляти поверхні площею до без переточування різця. Висока якість обробки (площинність в межах 0,03-0,05мм, клас шорсткості 5-й), що отримується при роботі цими різцями, дозволяє знизити трудомісткість оздоблювальних робіт і в окремих випадках виключити шабрування.

У процесі стружкотворення при струганні мають місце пружні і пластичні деформації, тертя, тепловиділення, зміцнення, наростоутворення і знос різального інструменту. Типи стружок, які отримуються при струганні, аналогічні типам стружок, що утворюються при точінні. Однак процес різання при струганні має і деякі особливості. При безперервному точінні різець, врізавшись в оброблюваний метал, знаходиться під впливом стружки уздовж усієї лінії оброблюваної поверхні. При струганні різець знаходиться під впливом зрізаного шару і стружки тільки під час робочого ходу.

Під час холостого ходу різець не ріже; в цей період він охолоджується, що позитивно позначається на його стійкості. Але стругальний різець кожен раз входить в заготовку з ударом, руйнівна сила якого зростає із збільшенням швидкості різання, площі поперечного перерізу зрізу і твердості оброблюваного металу. Таке ударне навантаження негативно позначається на міцності і стійкості різця, що змушує робити стругальні різці більш масивними, жорсткими і ріжучу частину з більш в'язких матеріалів, а також працювати на відносно низьких швидкостях різання. Роботу на високих швидкостях різання ускладнює і особливість стругального верстата, що має зворотно-поступальний рух. Великі переміщаються маси і великі інерційні сили викликають важкі умови реверсування (тобто перемикання з робочого ходу на холостий і назад), а тому на сучасних стругальних верстатах швидкості різання не перевищують 80 м/хв.

У зв'язку з тим, що подача здійснюється в кінці холостого ходу, коли різець не стикається з заготовкою, вона не впливає на передній і задній кути в процесі різання. На ці кути не впливають також розмір заготовки і відстань від вершини різця до його опорної поверхні. Процес різання при струганні проводиться зазвичай без охолодження (за винятком остаточного - чистового стругання).