1463

(рис. 263, г). Каждый из двух резцов имеет прямое лезвие и об­ рабатывает одну сторону зуба.

Рабочим движением является возвратно-поступательное дви­ жение резцов. Движением подачи служит вращение заготовки и вращение резцовой головки. После обработки одного зуба заготовка зубчатого колеса поворачивается на угол, необходи­ мый для обработки следующего зуба.

Зубострогание парными зубострогальными резцами произ­ водится на зубострогальном станке.

Зуборезный долбяк

Зуборезный долбяк нарезает зубчатые колеса по способу об­ катывания, воспроизводя движения кинематической пары — два зубчатых колеса (рис. 263,5).

Каждый зуб зуборезного долбяка является отдельным режу­ щим элементом, лезвие которого образовано пересечением зад­ ней и передней поверхностей. Совокупность лезвий всех зубьев дает очертание зубчатого колеса.

Рабочим движением является возвратно-поступательное дви­ жение долбяка. Движение подачи выполняется вращением само­ го долбяка и вращением заготовки. Кроме того, долбяк имеет поперечное движение для врезания, а заготовка — поперечное возвратно-поступательное движение для устранения трения меж­ ду задними поверхностями инструмента и поверхностями реза­ ния заготовки при обратном ходе долбяка.

Зубчатые колеса нарезают зуборезным долбяком на зубодол­ бежном станке.

Модульный червячный фрезер

По способу обкатывания производится также и зубофрезерование модульным червячным фрезером. При таком способе нарезания зубчатых колес воспроизводятся движения кинемати­ ческой пары — червяк и червячное колесо (рис. 263, е).

Модульный червячный фрезер представляет собой ряд зубо­ резных реек, расположенных на цилиндрической образующей поверхности фрезера по винтовой линии с небольшим углом на­ клона этой линии. Зубья каждой следующей рейки смещены на величину ее шага, деленного на число реек. Такие образом, зубья червячного фрезера расположены по винтовой линии. Угол на­ клона винтовой линии реек обычно делается равным углу подъе­ ма винтовой линии, на которой расположены зубья. Для наре­ зания прямозубых зубчатых колес ось фрезера наклоняют на тот же угол подъема винтовой линии зубьев. Так же, как на зуборез­

ной рейке, каждый зуб модульного червячного фрезера имеет заднюю и переднюю поверхности и прямое лезвие.

Рабочее движение выполняется вращением самого фрезера. Движение подачи — это вращение заготовки и перемещение фре­ зера параллельно оси заготовки. Кроме того, заготовка имеет для врезания еще и поперечное перемещение.

Зубофрезерование зубчатых колес модульным червячным фрезером производится на зубофрезерном станке.

Шлифовальные инструменты

В числе инструментальных материалов были рассмотрены состав и зернистость шлифовальных материалов, т. е. характе­ ристики режущих зерен. Из этих материалов изготовляют такие шлифовальные инструменты, как шлифовальные круги, головкч, сегменты, бруски и шкурки. Шлифовальные зерна служат в этих инструментах режущими элементами, которые удерживаются при помощи связки. В качестве связки применяют разные материалы.

Большое распространение имеет керамическая связка К, из­ готовляемая из огнеупорной глины, каолина, кварца, талька и полевого шпата. Эта связка обладает большой химической стой­ костью, не боится влаги и хорошо выдерживает высокую темпе­ ратуру. Недостатком ее является большая хрупкость, не допу­ скающая работу с большими скоростями резания.

В состав силикатной связки С входят жидкое стекло, глина, кремний. Инструменты, изготовленные с применением этой связ­ ки, мало нагревают обрабатываемый металл.

Магнезиальную связку М изготовляют из каустического маг­ незита и раствора хлористого магния. Шлифовальные инстру­ менты с этой связкой также не нагревают обрабатываемый металл. Недостатком этой связки является быстрый износ ин­ струментов.

Содержанием бакелитовой связки Б является искусственная смола из фенола и формалина. Она обладает большой проч­ ностью, упругостью, мало нагревает обрабатываемый металл и допускает работу с большой скоростью резания. Недостатками ее являются потеря прочности при нагревании и неустойчивость к действию охлаждающих жидкостей.

Вулканитовая связка В состоит из синтетического каучука с добавлением серы. Она отличается прочностью и упругостью, допускающей деформирование инструмента. К недостаткам этой связки относится то, что изготовленный из нее шлифовальный инструмент сильно нагревает обрабатываемый металл и то, что связка размягчается при нагревании.

Кроме состава связки, шлифовальные инструменты различа­ ются еще по твердости. Под твердостью шлифовального инстру­ мента понимается сопротивление связки вырыванию из нее шлифовальных зерен. Чем большее сопротивление оказывает связка вырыванию из нее зерен шлифовального материала, тем более твердым считается шлифовальный инструмент. Таким об­ разом, твердость шлифовального инструмента — это совсем иное понятие, чем твердость шлифовальных зерен, которая была рас­ смотрена при изучении шлифовальных материалов. Твердость шлифовального инструмента обозначается следующим образом: Ml, М2, М3 мягкий; СМ1, СМ2 среднемягкий; Cl, С2 средний; СТ1, СТ2, СТЗ среднетвердый; Tl, Т2 твердый; ВТ1, ВТ2 весьма твердый; ЧТ1, ЧТ2 чрезвычайно твердый.

Еще одной характеристикой шлифовального инструмента яв­ ляется его строение. Пористость инструмента предопределяется пустотами, образующимися в связке после обжига и зависит она от соотношения между объемами шлифовальных зерен и свяжи. Строению шлифовального инструмента, в объеме которого режу­ щие зерна составляют 60%, присвоен номер 1 . Каждый следую­ щий номер соответствует строению с объемом шлифовальных зерен, последовательно уменьшающимся на два процента, и, следовательно, строение с тридцатью восемью процентами шли­ фовального материала имеет номер 12. Номера 1 —4 соответству­ ют плотному строению, номера 5— 6 среднему и номера 9—12 от­ крытому. Пористость шлифовального инструмента связана с его твердостью, по мере увеличения которой строение делается бол^е плотным и пористость уменьшается. Поры в шлифовальном ин­ струменте нужны для размещения стружки. Поэтому чем больше вязкость обрабатываемого металла и чем больше толщина сре­ заемого слоя, тем большей пористостью должен обладать шли­ фовальный инструмент.

Характеристикой шлифовального инструмента является так­ же его форма. Шлифовальные круги делят по своей форме на плоские прямого и конического профиля, диски, кольца, цилин­ дрические и конические чашки, тарелки и на круги специальной формы. Шлифовальные головки делят на цилиндрические, угло­ вые. конические, сводчатые и шаровые. Шлифовальные сегменты делают плоскими, выпуклыми, вогнутыми и трапециевидными. Шлифовальные бруски бывают квадратные, плоские, трехгран­ ные, круглые и полукруглые. Характеристики шлифовального инструмента входят в его обозначение. Так, инструмент с зерна­ ми из нормального электрокорунда Э, с зернистостью № 46, со среднемягкой твердостью СМ1 , с керамической связкой К и со строением № 5 обозначается Э46СМ1К5.

Шлифовальные инструменты устанавливают для работы на шлифовальных станках.

4.РЕЗАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Физическая сущность резания металлов

Деформация и разрушение металлов

Резание металлов представляет собой разрушение на границе между срезаемым слоем и остающейся частью металла. Это раз­ рушение наступает, когда напряжение в граничном слое дости­ гает предела прочности. Ему предшествуют упругая и пласти­ ческая деформации, которые выходят за пределы области наи­ больших напряжений и последующего разрушения металла и рас­ пространяются в срезаемый слой и под поверхность резания. Упругая и пластическая деформации при резании металлов под­

руемый металл находится в хрупком или пластическом состоянии, и разрушение происходит путем отрыва или путем среза. При боль­ шом отношении нормального' напряжения к касательному разрушение происходит путем отрыва. И если при этом касательное напряжение не достигает предела текучести, то раз­ рушение происходит без предварительной пластической дефор­ мации и является хрупким разрушением. Если же касательное напряжение превышает предел текучести, то разрушению путем отрыва предшествует пластическая деформация. При небольшом отношении нормального напряжения к касательному разруше­ ние происходит путем среза. Но так как касательное напряжение превосходит предел текучести, то разрушению путем среза всегда предшествует пластическая деформация. Таким образом, один и тот же металл в связи с тем, что хрупкость и пластичность яв­ ляются не свойством, а состоянием вещества, может в зависи­ мости от приложенной силы и характера нагружения разру­ шаться как хрупкий и как пластичный.

Наибольшие касательные напряжения действуют в плоскости, расположенной под углом в 45° к направлению деформирующей силы.

Пластическая деформация происходит следующим образом. Металл поликристаллического строения состоит из отдельных кри­ сталлитов. Действующие силы могут преодолевать сопротивление на границах кристаллитов, т. е. создавать межкристаллитную де­ формацию, но могут вызвать и сдвиги по плоскостям скольжения внутри самих кристаллитов, т. е. создать внутрикристаллитную деформацию. Если межкристаллитная деформация является пре­ обладающей, то разрушение металла происходит раньше сколь­ ко-нибудь значительного изменения формы деформируемого тела. Если, наоборот, преобладает внутрикристаллитная дефор­

Если заменить силу в левой части уравнения напряжением и площадью, то

*0/0^ = Ph",

где (Jo — условный предел текучести, кг/мм2\

fo — площадь поперечного сечения образца, мм2. Следовательно, деформирующая сила

Д е ф о р м а ц и я с р е за е м о г о сл оя

Деформации, имеющие место при резании металлов, проте­ кают в соответствии с общими положениями пластической дефор­ мации и подчиняются общим закономерностям.

Р и с. 265. Д е ф о р м а ц и я с р е за е м о г о сл оя

В срезаемом слое металла, который находится перед режущим инструментом, возникают под действием передней поверхности ин­ струмента упругая и пластическая деформации. Наибольшей деформации подвергается та часть срезаемого слоя, которая непо­ средственно прилегает к передней поверхности инструмента и на­ ходится перед его лезвием (рис. 265). Когда в этой части напряже­ ние на границе между срезаемым слоем и основным металлом а Ь достигает предела прочности, происходит отделение элемента сре­ заемого слоя а Ьс йот остающейся части металла, и граничная поверхность его а Ь смещается по передней поверхности инстру­ мента, занимая новое положение a g . Одновременно происходят перемещения по плоскостям скольжения внутри элемента. Рас­ стояние между ними меняется в широких пределах в зависимости от свойств обрабатываемого металла, параметров инструмента и условий резания, главным образом скорости резания. Плоскости

Величина пластической деформации, а следовательно, и усад­ ка срезаемого слоя зависят от физико-механических свойств об­ рабатываемого металла, параметров режущего инструмента и ус­ ловий резания.

Нарост

Деформированный срезаемый слой, превращаясь в стружку, скользит по передней поверхности режущего инструмента. Вме­ сте с тем под влиянием образующегося при резании металлов тепла состояние трущихся поверхностей металла и инструмента изменяется, и тонкий слой металла, соприкасающийся с передней поверхностью инструмента, вслед­ ствие нагревания становится осо­ бенно пластичным. Вызываемое грением торможение этого слоя создает на передней поверхности инструмента у его лезвия застой металла, называемый наростом (рис. 266). Нарост не отделяется от деформированного металла и при непрерывном пополнении его новым металлом из области деформации все время сохраняет свои форму и размеры. Строение нароста отличается От строения ос­ новного металла и от строения

стружки. Ввиду уплотненности он имеет большую твердость. Нарост образуется с самого начала резания, постепенно увеличива­ ется и частично внедряется в поверхность резания, а частично схо­ дит со стружкой. По достижении наибольших размеров он раз­ рушается и сходит или со ртороны задней и передней поверхнос­ тей инструмента или только по его передней поверхности.

Нарост видоизменяет форму режущей части инструмента и изменяет условия резания. С этой стороны образование нароста может рассматриваться и как положительное, и как отрицатель­ ное явление. Нарост изменяет форму передней поверхности инст­ румента и увеличивает передний угол. Это облегчает сход струж­ ки. Кроме того, нарост защищает лезвие от непосредственного действия образующегося тепла и от истирания его стружкой, что увеличивает износоустойчивость режущего инструмента. В то же время нарост увеличивает радиус округления лезвия и этим ус­ ложняет деформацию металла перед ним. Нарост ухудшает чи­ стоту поверхности вследствие образования на ней задиров и впрессовывания в нее отделившихся частиц нароста. Поэтому при обдирочной работе, где чистота поверхности не играет роли, а

важным является сохранение в тяжелых условиях работы ре­ жущей способности инструмента, образование нароста можно считать полезным. При чистовой работе, наоборот, главным яв­ ляется получение чистой поверхности, а сохранение износостой­ кости режущего инструмента теряет свое значение, ввиду неболь­ шого сечения срезаемого слоя и, следовательно, облегченных ус­ ловий резания. Поэтому при чистовой работе образование нароста является вредным. Нарост не образуется при малых и при боль­ ших скоростях резания. Следовательно, хорошую чистоту поверх­ ности можно получить при слесарной обработке, выполняемой с небольшой скоростью резания, и при механической обработке, выполняемой, наоборот, с большой скоростью.

Деформация под поверхностью резания

Упругая и пластическая деформации при резании металлов не ограничиваются плоскостью скалывания, а распространяются за нее в срезаемый слой и ниже его — под поверхность резания -(см. рис. 240, б). Распространение деформаций перед режущим инструментом и под ним имеет затухающий характер. Деформи­ рованный поверхностный слой имеет вследствие упрочнения из­ мельченное строение. Упрочнению все время сопутствует раз­ упрочнение. Но последнее, частично снимая остаточные напряже­ ния, не устраняет происходящее при пластической деформации разрушение исходного строения и раздробление кристаллитов. Только в случае высокой температуры резания появляющаяся рекристаллизация восстанавливает первоначальную форму кри­ сталлитов.

Вызванное пластической деформацией упрочнение внешне выражается в повышении твердости деформированного поверх­ ностного слоя. Соответственно затухающему распределению де­ формаций твердость упрочненного поверхностного слоя также уменьшается по мере удаления от поверхности резания. Поверх­ ностное упрочнение металла повышает усталостную прочность детали паи условии достаточной чистоты обработанной поверх­ ности.

Чистота обработанной поверхности

Высота неровностей на поверхности резания находится в глу­ бокой физической связи с пластической деформацией и упрочне­ нием поверхностного слоя и зависит прежде всего от тех же влияющих условий, от которых зависят пластическая деформа­ ция и упрочнение. Кроме того, поскольку обработанная поверх­ ность является совокупностью неполных и полных поверхностей резания, образованных главным и вспомогательным лезвиями, то ее чистота, т. е. форма и высота неровностей, находятся в гео­ метрической связи с формой режущей части инструмента и с