1. Основы технологии обработки заготовок

И ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

1.1. Современные технологические методы формообразования

поверхностей деталей машин

Разнообразие технологических методов формообразова­ния поверхностей деталей машин можно представить в виде таблицы 1.1.

Таблица 1.1

Наряду с методами механической обработки резанием, которые составляют большую применяемость, используют методы обработки пластическим деформированием без снятия стружки, а также с использованием химической, электрической и других видов энергии.

1.2. Кинематические основы формообразования поверхностей

деталей машин

Все детали машин по конструктивным и технологическим признакам можно разделить на следующие группы или классы:

1) валы, 2) корпусные детали, 3) втулки, 4) рычаги,

5) зубчатые колеса.

Пространственная форма детали ограничивается различными геометри-ческими поверхностями. Наиболее часто встречаются такие поверхности, как на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Виды поверхностей: а) плоская, б) линейчатая, в) цилиндрическая, г) коническая, д) шаровая, е) торовая, ж) геликоидная

Любую геометрическую поверхность можно рассматривать как совокупность последовательных положений (следов) одной производящей линии, называемой образующей (на рис. 1.1 обозна­чены цифрой «1»), движущейся по другой производящей линии, называемой направляющей (на рис. 1.1 - цифрой «2, 2', 2"»).

Например, для получения плоской поверхности (рис. 1.1, а) образующую прямую линию 1 надо перемещать по направляющей прямой 2.

В реальных условиях образования поверхностей деталей на станках образующие и направляющие линии в большинстве слу­чаев воспроизводятся комбинацией движений заготовки и инст­румента. Таким образом, формообразующими движениями явля­ются движения резания.

Различают четыре метода формообразования поверхностей:

копирования, следов, касания и обката (огибания).

Образование поверхности по методу копирования состоит в том, что режущая кромка инструмента соответствует форме образующей линии (1) обрабатываемой поверхности детали (рис. 1.2, а) или обратной ей (рис. 1.2, б). Направляющая линия (2) воспроизводится вращением заготовки (рис. 1.2, а) или поступа­тельным движением инструмента (рис. 1.2, б).

Этот метод используют при обработке фасонных поверхностей.

а) б)

Рис. 1.2. Схема формообразования поверхностей методом копирования

Образование поверхностей по методу следов состоит в том, что образующая линия 1 является траекторией движения точки (вершины) режущего лезвия инструмента, а направляющая линия 2 – траекторией движения точек заготовки (рис. 1.3, а). В этом случае оба движения (D_r и D_s) являются формообразующими. Этот метод формообразования наиболее распространен.

Образование поверхностей по методу касания заключается в том, что направляющей линией 2 служит касательная к ряду гео­метрических вспомогательных линий, которые являются траекто­риями движения точек режущего инструмента (рис. 1.3, б), а обра­зующей линией 1 служит режущая кромка инструмента. Здесь формообразующим движением является только подача (D_s).

О бразование поверхностей по методу обкатки (огибания) состоит в той, что образующая линия 1 является огибающей кривой ряда последовательных положений режущего лезвия инструмента относительно заготовки. Движения заготовки (Ds₂) и инструмента (Ds₁) должны быть согласованы. Направляющая 2 образуется движением инструмента D_r (рис. 1.З, в)

Рис. 1.3. Схемы методов формообразования поверхностей:

а) следов; б) касания; в) обката

1.3. Движения для осуществления процесса резания и схема обработки

Обработка металлов резанием - это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в целях получения требуемой формы, точности размера и шерохо­ватости поверхности детали.

Для осуществления процесса резания рабочим органам станка сообщаются необходимые движения. Различают следующие движения рабочих органов:

резания, установочные и вспомогательные.

Движения резания - при которых с обрабатываемой заготовки срезается слой металла и изменяется состояние обработанной поверхности. К ним относятся главное движение и движение подачи.

Главное движение - определяет скорость отделения стружки. Часто за главное движение принимают скорость резания V. Главное движение (на рис. 1.4 обозначено буквой D_r) может быть вращательным, поступательным, возвратно-поступательным, непрерывным или прерывистым и др.

Движение подачи обеспечивает непрерывность врезания режущего лезвия инструмента в новые слои металла. Движение подачи (на рис. 1.4 обозначено буквой D_s) также может быть различным по направлению и по характеру.

Установочные движения обеспечивают положение инструмента относительно заготовки, при которой с неё снимается определенный слой материала (движение врезания или наладочное).

Вспомогательные движения, не имеют непосредственного отношения к процессу резания (транспортировка и закрепление заготовки и инструмента, быстрые перемещения рабочих органов, переключения скоростей резания и подачи и т.п.).

Для проектирования любого процесса резания необходимо составить схему обработки, которая представляет собой условное изображение заготовки, её установки и закрепления на станке, закрепление и расположение инструмента относительно заготовки, а также векторы движений резания, примеры схем обработки показаны на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Примеры изображения схемы обработки заготовок:

а) точением; б) сверлением; в) фрезерованием; г) шлифованием

1.4. Режим резания и геометрия срезаемого слоя

Режим резания - совокупность величины элементов: глубины резания, подачи и скорости резания.

Рассмотрим элементы режима резания на примере процесса точения (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Элементы режима резания и геометрия

срезаемого слоя при точении

Глубиной резания (t) называют кратчайшее расстояние между обрабаты-ваемой и обработанной поверхностями заготовки. Глубина резания измеряется в миллиметрах и определяется в нашем примере по формуле:

t = 0,5 (D - d) мм .

Подачей (S) - называют путь точки режущей кромки инструмента в направлении подачи за один оборот заготовки (мм/об) при точении или за одну минуту (мм/мин) при фрезеровании.

К параметрам режима резания относят также основное (технологическое) время обработки: время, затрачиваемое непосредственно на процесс резания:

мин, где L = l + y + y₁ - путь режущего инструмента в направлении

подачи, мм;

l - длина обработанной поверхности,

y = t • ctgφ - величина врезания резца,

y₁ = 1...3 мм - выход (перебег) резца,

i - число рабочих ходов резца.