УДК 621.9.02.002 (076.5)

ББК 34.63 – 5 Я73

Ф50

ISBN

Колектив авторів:

А. М. Гринченко, В. Г. Приєзжев, В. В. Третяк, А. В. Онопченко

Рецензенти: д-р техн. наук, проф. Н. Е. Тернюк,

канд. техн. наук, доц. Ю. В. Дудукалов

Фізико-хімічні основи технологічних процесів [Текст] : навч. по-

Ф50 сіб. до лабораторного практикуму / А. М. Грінченко, В. Г. Приєзжев,

В. В. Третяк, А. В. Онопченко. – Х. : Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харк. авіац. ін-т», 2016. – 64 с.

Наведено методологію організації та проведення лабораторних робіт, що стосуються питань конструкції та геометрії різальних інструментів, методів їх вимірювання, фізичних явищ, які супроводжують процеси різання, таких, як усадка стружки, зміцнення поверхневого шару оброблюваного металу, спрацювання інструменту, теплові явища в технологічних системах. Подано опис пристроїв, вимірювального інструменту, що використовується при виконанні лабораторних робіт.

Для студентів усіх спеціальностей напрямів підготовки «Авіація і космонавтика» і «Інженерна механіка», які вивчають курс «Фізико-хімічні основи технологічних процесів».

Іл. 42. Бібліогр.: 5 назв

УДК 621.9.02.002 (076.5)

ББК 34.63 – 5 Я73

© Колектив авторів, 2016

© Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського

ISBN Харківський авіаційний інститут, 2016

Лабораторна робота № 1

Класифікація і геометрія робочої частини різців

1.1. Мета роботи

1. Вивчити основні типи, елементи і геометрію робочої частини різців.

2. Набути навичок вимірювання геометричних параметрів різців.

1.2. Зміст роботи

Різальний інструмент і його основні характеристики

Сучасне машинобудування неможливе без розвитку металообробної промисловості, основою якої є оброблення металів різанням.

У машинобудуванні майже немає таких деталей, які не піддавалися б обробленню різанням. Тому процеси різання й інструменти, що застосовуються при цих процесах, становлять значний інтерес при вивченні особливостей конструкції основних груп металорізальних інструментів, їхньої геометрії, методів заточування і вимірювання кутів різальних елементів – різців, свердел, фрез та ін., які розглядаються у пропонованому посібнику.

Ефективність оброблення матеріалів різанням визначається геометрією робочої частини різців. Геометрією робочої частини різців, як і інших різальних інструментів, називається сукупність усіх конструктивних елементів (кутів різання, величини і форми різальних крайок, форми передньої і задньої поверхонь, радіусів сполучення різальних крайок та ін.), що дозволяють забезпечити процес оброблення матеріалів різанням.

Збільшення переднього кута дозволяє зменшити сили різання і потужність, затрачену на оброблення заготовок. Занадто велике збільшення переднього кута призводить до поломки різального інструменту. Без наявності заднього кута інструменту не може відбуватися нормальний процес оброблення, а надмірне збільшення заднього кута призводить до зниження стійкості інструменту. Звідси випливає необхідність правильного вибору всіх геометричних параметрів робочої частини інструменту. Тільки правильно вибрана геометрія різального інструменту дозволяє забезпечити високопродуктивне оброблення. Тому необхідно вивчити геометрію основних типів різців, виконати креслення різців і вивчити стандарти на них. При вивченні геометрії необхідно звернути особливу увагу на призначення кожного конструктивного елемента, на ту роль, яку він виконує при різанні.

Головні елементи різців

Кожен різець складається з робочої частини (головки) і кріпильної частини (стрижня або тіла різця). Кріпильна частина служить для закріплення різця на верстаті, а робоча частина призначена для забезпечення різання. Для підвищення продуктивності праці при металообробці вирішальне значення має робоча частина. Тому слід звернути особливу увагу на її вивчення.

На рис. 1.1 показано токарний прохідний прямий правий різець. Робоча частина різця (головка) обмежена трьома поверхнями: передньою, задньою головною і задньою допоміжною. Різальні крайки, що виконують різання, виходять в результаті перетинання трьох площин. Головна різальна крайка утворюється від перетинання передньої і головною задньої поверхонь, а допоміжна ріжуча крайка – від перетину передньої і допоміжної задньої поверхонь. Слід урахувати, що деякі різці, наприклад відрізний або довбальний, мають дві задні допоміжні поверхні, тому у таких різців будуть дві допоміжні різальні крайки. При вивченні конструкції і геометрії різців необхідно звернути увагу на цю важливу обставину і засвоїти призначення відповідних поверхонь. Місце перетинання головної і допоміжної різальних крайок називається вершиною різця.

Рис. 1.1. Елементи робочої частини токарного прохідного різця:

1 – головка; 2 – допоміжна різальна крайка; 3 – головна різальна крайка;

4 – передня поверхня; 5 – державка; 6 – головна задня поверхня;

7 – вершина різця; 8 – допоміжна задня поверхня

Розглянемо призначення передньої поверхні. Передньою поверхнею називається та поверхня, по якій сходить стружка. На передній поверхні шар, що зрізається, деформується і формується в стружку: питома сила деформації в середньому буде близько 150 кг/мм², що в перерахунку становитиме 15 т на 1 см². Таке велике навантаження може витримати тільки високоміцний інструментальний матеріал, тому робоча частина різального інструменту виконується з високоміцної загартованої інструментальної сталі або твердого сплаву. Необхідно звернути увагу на різці, оснащені пластинками високоякісного інструментального матеріалу, і на різці з багатогранними непереточуваними пластинками твердого сплаву.

Класифікація різців

Різці класифікують за напрямом подачі, формою і розташуванням головки. За напрямом подачі різці розділяють на праві і ліві. Метод визначення різців за подачею показано на рис. 1.2. Якщо при накладенні руки на різець великий палець правої руки спрямований до головної різальної крайки, то такий різець називається правим, якщо до головної різальної крайки спрямований великий палець лівої руки, то це буде лівий різець. На токарних верстатах правими різцями працюють справа наліво (у напрямку до передньої бабки верстата), а лівими – зліва направо (у напрямку до задньої бабки верстата).

За формою головки і її розташуванням (рис. 1.3) різці поділяють на прямі (а), відігнуті (б) і вигнуті (в), а також з відтягнутими (г) і звичайними головками.

Рис. 1.2. Визначення різців

у напрямку подачі:

1 – головні різальні крайки; 2 – лівий різець; 3 – правий різець

Рис. 1.3. Визначення різців за формою

головки і її розташуванням:

а – прямі різці; б – відігнуті різці;

в – відігнутий різець; г – різці

з відтягнутими головками

Кути різців

Робоча частина різця заточується по трьох площинах (передній, головній задній і допоміжній задній). У результаті заточування виходять кути, які необхідні для забезпечення високопродуктивного процесу оброблення матеріалів різанням. Вихідною базою для вимірювання (відліку) кутів є дві площини: основна площина і площина різання, зазначені на рис. 1.4, на якому також є такі три поверхні деталі: оброблювана поверхня 1, поверхня різання 2 і оброблена поверхня 3.

Площиною різання називається площина, дотична до поверхні різання і що проходить через головну різальну крайку. Основною площиною називається площина, паралельна напрямкам поздовжньої і поперечної подач різця. Кути різців поділяють на головні і допоміжні. На рис. 1.5 наведено робочу частину різця з необхідними перерізами, де показано основні допоміжні кути різця.

Головні кути різців вимірюються в головній січній площині, перпендикулярній до проекції головної різальної крайки на основну площину (рис. 1.5, а, б).

Головний передній кут – кут, складений між передньою поверхнею різця і площиною, перпендикулярною до площини різання, проведеною через головну різальну крайку. Він може бути позитивним (рис. 1.5, б), таким, що дорівнює нулю (рис. 1.5, в), або негативним (рис. 1.5, г).

Головний задній кут – це кут, складений між головною задньою поверхнею різця і площиною різання.

Рис. 1.4. Вихідні площини для визначення головних кутів:

1 – оброблювана поверхня; 2 – поверхня різання; 3 – оброблена поверхня;

4 – площина різання; 5 – основна площина; s₁ – поздовжня подача;

s₂ – поперечна подача

Рис. 1.5. Головні та допоміжні кути токарного прохідного різця

Кутом різання називається кут, складений між передньою поверхнею різця і площиною різання.

Кутом загострення називається кут, складений між передньою і головною задньою поверхнями різця.

Допоміжні кути і кути в плані

Для отримання допоміжних кутів необхідно виконати переріз допоміжної різальної крайки допоміжною січною площиною, як це показано на рис. 1.5. Цей переріз проводиться перпендикулярно до проекції допоміжної різальної крайки на основну площину.

Допоміжний задній кут – це кут, складений між допоміжною задньою поверхнею і площиною, що проходить через допоміжну різальну крайку і перпендикулярною до основної площини (рис. 1.5, д).

Головним кутом в плані називається кут між проекцією головної різальної крайки на основну площину і напрямком подачі.

Допоміжний кут у плані – це кут між проекцією допоміжної різальної крайки на основну площину і напрямком подачі.

На рис. 1.6 показано кути в плані прохідних (а, б), підрізних (в) і відрізних (г) різців.

Кут при вершині в плані – це кут між проекціями різальних крайок на основну площину.

Кутом нахилу головної різальної крайки називається кут, складений між головною різальною крайкою і лінією, проведеною через вершину різця паралельно основній площині. Цей кут вимірюється в площині, що проходить через головну різальну крайку перпендикулярно до основної площини. На рис. 1.5 показано кут з боку головної задньої поверхні. Кут нахилу головної різальної крайки може бути позитивним (а), негативним (в) і таким, що дорівнює нулю (б) (рис. 1.7).

Рис. 1.6. Кути в плані токарних різців:

а – прохідних прямих; б – прохідних відігнутих; в – підрізних; г – відрізних

Рис. 1.7. Кути нахилу головної ріжучої крайки

Розглянуті елементи різальної частини різців визначають енергетичні витрати при різанні, стійкість різців, якість обробленої поверхні та ін.

У реальних умовах виробництва геометрію робочої частини різців задають технологи залежно від ряду факторів. Інструментальний цех виготовляє ці різці, відділ технічного контролю повинен перевірити, чи відповідає величина кутів зазначеним у кресленні. Для вимірювання кутів потрібні спеціальні прилади – кутоміри. Розглянемо основні конструкції кутомірів, що застосовуються для вимірювання кутів.

Кутомір для вимірювання кутів призматичних різців (рис. 1.8) складається з основи 1, стояка 2, по якому переміщується сектор 3 з шаблоном 4.

Сектор може переміщуватися уздовж стояка, повертатися навколо його осі і в потрібному положенні закріплюватися гвинтом 5. Шаблон 4 має в нижній частині два взаємно перпендикулярних ребра. На секторі 3 нанесено поділки. Риска на верхній частині шаблона 4 вказує на шкалі сектора величину вимірюваного кута.

Рис. 1.8. Кутомір для вимірювання кутів призматичних різців

На рис. 1.9 показано вимір переднього кута токарного прохідного різця.

Універсальний кутомір для вимірювання кутів призматичних різців (рис. 1.10) призначено для вимірювання кутів різця – переднього , заднього головного і допоміжного , головного в плані і допоміжного в плані і нахилу головної різальної крайки .

Рис. 1.9. Вимірювання переднього кута токарного прохідного різця

Кутомір складається з основи 1 і стояка 2, по якому переміщується пристрій, до складу якого входять блок 3, три шкали з вимірювальними лінійками 4. Цей пристрій переміщується по шпонковому пазу стояка, повертається навколо стояка і закріплюється в будь-якому положенні по висоті фіксатором 6. Вимірювальні ножі шкал мають гвинти, що дозволяють фіксувати необхідне положення відносно вимірюваної поверхні. Основа кутоміра забезпечена напрямною лінійкою 5, що служить для правильного установлення різця при вимірюванні кутів і .

Для вимірювання переднього кута використовується вимірювальна лінійка 4 (рис. 1.10, а), яка розташовується перпендикулярно до головної різальної крайки до зіткнення з передньою поверхнею різця. При цьому покажчик вимірювальної лінійки, відхиляючись вліво від нуля, показує позитивне значення кута . При негативному значенні відлік кута здійснюється вправо від нуля. Вимірювання заднього кута виконується аналогічно вимірюванню переднього. У цьому випадку вимірювальна лінійка доводиться до повного контакту з головною задньою поверхнею. Відлік значення кута здійснюється вправо від нуля.

Для вимірювання головного та допоміжного кутів в плані і використовується вимірювальна лінійка 4 (рис. 1.10, б). Різець установлюється на основі 1 до зіткнення з напрямною лінійкою, а шкальний пристрій повертається на стояку 2 в необхідне положення до зіткнення вимірювальної лінійки в першому випадку з головною, а в другому – з допоміжною різальною крайкою. Відлік значення кута виконується вліво від нуля, а кута – вправо від нуля.

Для вимірювання кута нахилу головної різальної крайки застосовується вимірювальна лінійка 4 (рис. 1.10, в). Шкали повертаються на стояку 2 в необхідне положення до зіткнення з вершиною різця. При цьому положення головної різальної крайки встановлюється паралельно вимірювальній площині лінійки. При повороті вимірювальної лінійки до зіткнення з головною різальною крайкою покажчик фіксує значення кута нахилу . При відліку кута вправо від нуля отримують його негативні значення, а вліво від нуля – позитивні.

Рис. 1.10. Універсальний кутомір для вимірювання кутів

призматичних різців: а – вимірювання кутів і ; б – вимірювання

кутів і ; в – вимірювання кута

Маятниковий кутомір (рис. 1.11) складається з корпусу 8, до основи якого прикріплена вимірювальна лінійка 9. У корпусі між передньою і задньою стінками обертається вісь 4, на якій закріплено диск 3 з вантажем 6. На осі диска із зовнішнього боку закріплено стрілку 5, що обертається разом з диском. При повороті диска з вантажем кут відхилення відраховується стрілкою по градусній шкалі, нанесеній на передній кришці 7.

У неробочому стані диск 3 гальмується за допомогою гальмівного пристрою, до складу якого входить кнопка 1, яка притискає диск під тиском спіральної пружини 2. При вимірюванні натискають на кнопку 1, у результаті чого диск 3 з вантажем 6 звільняється і встановлюється вертикально до горизонту.

При нахилі лінійки приладу корпус зі шкалою повертається навколо диска на необхідний кут від нульового вертикального положення стрілки. Кут відраховується за шкалою приладу. Вимірювання таким кутоміром завжди проводять від горизонтальної або вертикальної площини, яка служить вихідною базою відліку. Шкалу приладу розділено на вісім частин по 45°, що дозволяє здійснювати відлік від нуля в будь-якому положенні вимірювальної лінійки.

Рис. 1.11. Маятниковий кутомір