Глава 1 Кинематика процесса резания

1.1. Основы кинематики резания

1.1.1. Виды движений при резании материалов

Кинематика резания (в отличие от кинематики станков) рассматривает движения, необходимые для срезания стружки с заготовки, то есть только главные движения в момент резания от начала контакта лезвия инструмента до прекращения этого контакта. Для того чтобы инструмент мог удалить с детали припуск, оставленный на обработку, инструменту и детали сообщают движения с определенными направлениями и скоростями. Одно из главных движений, сообщаемых инструменту или детали, называют движением резания, а другое – движением подачи. Движение резания – такое движение, которое необходимо для осуществления процесса превращения срезаемого слоя в стружку в данном сечении, точке или поверхности заготовки. Движение подачи – такое движение, при котором стружка срезается по всей длине заготовки. Для снятия всего припуска часто необходимо, чтобы указанный процесс совершался непрерывно или повторялся периодически. Отличительным признаком главного движения резания является также и то, что скорость этого движения во много раз превышает скорость движения подачи. Скорость движения резания называют скоростью резания; скорость движения подачи принято называть просто подачей.

На станке предусмотрены и вспомогательные движения, которые не участвуют в процессе срезания стружки – вращение ходового вала, ходового винта, подвод резца к заготовке, зажим и разжим заготовки, переключение скоростей и т.д.

На рис. 1 изображены схемы двух распространенных видов обработки: строгания и продольного точения. При строгании движением резания является прямолинейное движение резца, а движением подачи – прямолинейное движение детали, совершаемое после каждого двойного хода резца.

а	б
Рис. 1. Схемы обработки: а – строганием; б – точением: движение резания V; движение подачи Sм; резуль­тирующее движение W; обрабатываемая по­верх­ность 1; обра­­бо­танная поверхность 2; поверх­ность резания заготовки 3; тра­екто­рия дви­же­ния инструмента (при точении – за один оборот заготовки) 4

При продольном точении движением резания является вращательное движение детали, а движением подачи – то, которое происходит одновременно с движением резания, – прямолинейное движение резца вдоль оси детали.

Если движение подачи остановить, то обработка детали закончится после одного хода резца при строгании и одного оборота детали при точении.

Сущность того или иного метода обработки определяется только соотношением скоростей, осуществляемых при движении, и не зависит от того, сообщается ли движение резания и подачи инструменту или детали. Например, если при строгании движение резания сообщают резцу, то это соответствует обработке на поперечно-строгальном станке, а если детали – то на продольно-строгальном станке.

При сверлении на сверлильном станке вращательное движение резания совершает сверло, а на револьверном станке – деталь. Соответственно движение подачи может совершать как инструмент, так и деталь. При некоторых методах обработки имеет место третье движение, являющееся вспомогательным движением формообразования и служащее для придания детали необходимой конфигурации. Таким третьим движением, например, при нарезании резьбы резцом, является его перемещение вдоль оси детали на расстояние, равное шагу резьбы за время одного оборота детали, а при фрезеровании венцов зубчатых колес червячно-модульными фрезами – поворот детали на один зуб за время одного оборота фрезы.

В зависимости от того, совершаются движения резания и подачи одновременно или в разное время, все инструменты делят на две группы: инструменты с простым и сложным рабочим движением.

Если движение подачи отсутствует в то время, когда совершается движение резания, то инструмент имеет простое рабочее движение. Если же движение резания и движение подачи совершаются одновременно, то инструмент имеет сложное рабочее движение. Очевидно, что строгальный резец, изображенный на рис. 1, а, совершает простое рабочее движение, а токарный резец, изображенный на рис. 1, б, – сложное рабочее движение. Большинство режущих инструментов (токарные резцы, сверла, зенкеры, развертки, фрезы и др.) имеют сложное рабочее движение.

Инструментов с простым рабочим движением значительно меньше. К ним можно отнести строгальные и долбежные резцы, протяжки и некоторые другие инструменты. Если при сложном рабочем движении инструмента (см. рис. 1, б) векторы скорости резания и подачи сложить, то результирующий вектор называют вектором истинной скорости резания. Так как вектор весьма мал по сравнению с вектором то истинная скорость резания по величине мало отличается от скорости резания.

При простом рабочем движении, если отсутствует вспомогательное движение формообразования (см. рис. 1, а), понятия истинной скорости резания и скорости резания совпадают. Вектор истинной скорости резания всегда направлен по касательной к траектории рабочего движения инструмента, которая на рис. 1 обозначена цифрой 4. При строгании траекторией рабочего движения является прямая линия, а при точении – винтовая линия с осью, совпадающей с осью детали.