1. Основные методы обработки металлов резанием.
Процесс обработки деталей резанием основан на образовании новых поверхностей путем деформирования и последующего отделения поверхностных слоев материала с образованием стружки. Та часть металла, которая снимается при обработке, называется припуском. Или, говоря иначе, припуск — это избыточный (сверх чертежного размера) слой заготовки, оставляемый для снятия режущим инструментом при операциях обработки резанием.
Основные методы обработки металлов резанием. В зависимости от характера выполняемых работ и вида режущего инструмента различают следующие методы обработки металлов резанием: точение, фрезерование, сверление, зенкерование, долбление, протягивание, развертывание и др. (рис. 2.1).
Точеие — операция обработки тел вращения, винтовых и спиральных поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной группы. При точении (рис. 2.1, 1) заготовке сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) — медленное поступательное перемещение в продольном или поперечном направлении (движение подачи).
Фрезерование — высокопроизводительный и распространенный процесс обработки материалов резанием, выполняемое на фрезерных станках. Главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи в продольном направлении — заготовка (рис. 2.1, 2).
Сверление — операция обработки материала резанием для получения отверстия. Режущим инструментом служит сверло, совершающее вращательное движение (главное движение) резания и осевое перемещение подачи. Сверление производится на сверлильных станках (рис. 2.1, 3).
Строгание — способ обработки резанием плоскостей или линейчатых поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает изогнутый строгальный резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заготовка. Строгание производится на строгальных станках (рис. 2.1, 4).
Долбление — способ обработки резцом плоскостей или фасонных поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заготовка. Долбление производят на долбежных станках (рис. 2.1, 5).
Шлифование — процесс чистовой и отделочной обработки деталей машин и инструментов посредством снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами, на поверхности которого расположены абразивные зерна.
Рис. 2.1. Основные методы обработки металлов резанием
Главное движение вращательное, которое осуществляется шлифовальным кругом. При круглом шлифовании (рис. 2.1, 6) вращается одновременно и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществляется обычно заготовкой, а поперечная подача — шлифовальным кругом или заготовкой (рис. 2.1, 7).
Протягивание — процесс, производительность при котором в несколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Главное движение прямолинейное и реже вращательное (рис. 2.1, 8).
2. Элементы режимов резания при точении
Элементами процесса резания являются скорости движений резания и глубина резания. Совокупность этих элементов называется «режим резания».
Скорость резания V — путь, пройденный наиболее отдаленной от оси вращения точкой поверхности резания относительно режущей кромки резца за единицу времени (м мин). Скорость резания зависит от частоты вращения и диаметра обрабатываемой заготовки. Чем больше диаметр D заготовки, тем больше скорость резания при одной и той же частоте вращения, так как за один оборот заготовки (или за одну минуту) путь, пройденный точкой А на поверхности резания (рис. 1.2), будет больше пути, пройденного точкой Б (πD>πd) .
Рис. 1.2. Данные для определения скорости резания при точении
Размерность скорости резания: для лезвийной обработки — м/мин, для абразивной обработки — м/с. Если главное движение является вращательным, то для лезвийной обработки
V= πDn/1000;
для шлифования
V= πDn/(1000*60),
где D — наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки или диаметр вращающегося инструмента, мм; п — частота вращения заготовки (инструмента), об/мин.
Если известна скорость резания, допускаемая режущими свойствами инструмента v и диаметр заготовки D , можно определить требуемую частоту вращения заготовки и настроить на частоту шпинделя:
n=1000v/πD, об/мин
Если главное движение является возвратно-поступательным, а скорости рабочего и холостого ходов разные, средняя скорость, м/мин, равна
Vcp =(K + 1)Lm/1000,
где К = Vpx/Vxx — коэффициент отношения скорости рабочего хода Vpx к скорости холостого хода Vxх;
L — расчетная длина хода резца, мм;
т — число двойных ходов резца в минуту.
Скорость движения подачи (подача) S — путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении движения подачи. Различают:
подачу в минуту (минутную) Sм — перемещение режущего инструмента в минуту, мм/мин;
подачу на оборот S0 — перемещение режущего инструмента за один оборот заготовки или инструмента, мм/об;
для многозубых инструментов — подачу на зуб Sz — перемещение режущего инструмента за время поворота на угол, равный угловому шагу зубьев, мм/зуб;
подачу на двойной ход S2x — перемещение режущего инструмента за один двойной ход, мм/2х.
SM = SOn= Sznz = S2х,
где z — число зубьев инструмента.
При точении различают продольную подачу, направленную вдоль оси заготовки; поперечную подачу, направленную перпендикулярно оси заготовки; наклонную подачу под углом к оси заготовки (при обработке конической поверхности).
Глубина резания t — кратчайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, мм. При точении (рис. 1.3, а) глубина резания равна
t = 0,5(D3 - d),
где D3 и d — соответственно диаметры заготовки и обработанной поверхности, мм.
При растачивании (рис. 1.3, б) глубина резания представляет собой полуразность между диаметром отверстия после обработки и диаметром отверстия до обработки. При подрезании глубиной резания являемся величина срезаемого слоя, измеренная перпендикулярно к обработанному торцу (рис. 1.3, в) и при отрезании и прорезании глубина резания равна ширине канавки, образуемой резцом (рис. 1.3, г).
Рис. 1.3. Глубина резания при различных видах обработки. а - наружное точение (обтачивание), б - растачивание, в - подрезание торца, г - отрезание