3512

Рис. 1.4. Примеры изображения схемы обработки заготовок: а) точением; б) сверлением; в) фрезерованием; г) шлифованием

Рис. 1.5. Элементы режима резания и геометрия срезаемого слоя при точении

10

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

= 0,5( − ) 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:

–длина обработанной поверхности,

=∙ – величина врезания резца,

=1…3 мм – выход (перебег) резца,

–число рабочих ходов резца.

5.Инструмент для формообразования поверхностей деталей машин

Основные термины и определения на режущий инструмент установлены следующими стандартами:

ГОСТ 25751-83 – лезвийные инструменты,

ГОСТ 14445-84 и ГОСТ 14706-78 – абразивные.

Виды РИ по различным признакам: лезвийный РИ – с заданным числом лезвий;

лезвие РИ – клинообразный элемент РИ для проникновения в материал заготовки и снятия слоя материала.

абразивный РИ – РИ для шлифования. По назначению:

-металлорежущий и дереворежущий.

11

По форме:

-дисковый и пластинчатый;

-цилиндрический и конический. По изготовлению:

-цельный РИ – из одной заготовки (материала),

-составной РИ – неразборный (сварной, клееный, паянный),

-сборный РИ – разъемный.

По креплению:

-насадной и хвостовой;

-ручной и машинный;

-машинно-ручной и разжимной. По способу обработки:

-зуборезный и резьбонарезной;

-инструментальная головка – сборный РИ с

регулировкой размера рабочей части.

Основным элементом любого режущего инструмента является элементарный «клин». Рассмотрим элементы геометрии и конструкции токарного резца, на примере которого можно научиться разбираться во всем многообразии лезвийных режущих инструментов.

Прежде следует познакомиться с конструктивными элементами токарного резца (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Конструктивные элементы прямого проходного токарного резца:

I – головка – рабочая часть резца,

II – державка резца – крепежная часть

12

Головка образуется при заточке и имеет элементы:

– передняя поверхность лезвия инструмента, по которой сходит стружка;

– главная задняя поверхность лезвия инструмента, примыкающая к главной режущей кромке и обращенная к поверхности резания заготовки;

– вспомогательная задняя поверхность лезвия инструмента, примыкающая к вспомогательной режущей кромке и обращенная к обработанной поверхности заготовки;

–главная режущая кромка;

–вспомогательная режущая кромка;

–вершина лезвия, место пересечения передней и задних поверхностей лезвия;

в– радиус при вершине.

Для определения углов, под которыми расположены поверхности рабочей чести режущего лезвия инструмента относительно друг друга, используют системы координат и координатные плоскости.

Различают следующие системы координат: Инструментальная система координат (ИСК) –

применяется для изготовления и контроля инструмента. Статическая система координат (ССК) – применяется для

приближенных расчетов углов лезвия в процессе резания, с учетом изменения их после установки инструмента на станке.

Кинематическая система координат (КСК) – система координат скорректированная относительно направления скорости результирующего движения резания.

Координатные плоскости бывают:

– основная плоскость проходит через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно к направлению скорости главного или результирующего движения резания (может быть, И, или );

П – плоскость резания касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости (может быть ПИ, ПС или ПК);

13

направления скоростей главного движения резания и движения подачи.

– нормальная секущая плоскость, перпендикулярная к режущей кромке в рассматриваемой точке.

Под геометрией резца понимают углы, которые определяют положение элементов рабочей части относительно

14

Рис. 1.7. Углы резца в ССК

Влияние углов резца на процесс резания

шероховатость обработанной поверхности, увеличивается активная рабочая длина главной режущей кромки, уменьша-

15

ется сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, возможно возникновение вибраций, снижающих качество обработанной поверхности. При обработке

С уменьшением угла снижается шероховатость обработанной поверхности, увеличивается прочность вершины резца и уменьшается ее износ, но возрастают вибрации.

При изменении угла изменяется трение между главной задней поверхностью резца и поверхностью резания заготовки,

всвязи с чем изменяется износ резца.

Сизменением угла изменяется деформация срезаемого слоя, изменяется сила резания и расход мощности, изменяются прочность резца, величина износа и условия теплоотвода от режущей кромки. При обработке деталей из хрупких и твер-

дых материалов угол может быть отрицательным. Изменение угла изменяет направление схода стружки.

При чистовом точении положительный угол λ может ухудшать качество обработанной поверхности.

В динамике при резании происходит незначительное изменение величины углов: увеличивается, а уменьшается.

6. Физические закономерности (явления) процесса резания

Резание металлов – сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся рядом физических явлений, таких как:

1)стружкообразование,

2)усадка стружки,

3)силы резания,

4)наростообразование,

5)упрочнение (наклеп) поверхностного слоя,

6)тепловыделения в зоне резания,

7)трение и износ инструмента,

8)вибрации.

16

1) Стружкообразование и виды стружек

Процесс резания металла и образование стружки осуществляется в определенной последовательности (рис. 1.8а):

-под действием силы резец вдавливается в металл, при этом в срезаемом слое возникают упругие деформации, которые, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические;

-возрастание пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям – смещению частей кристаллов относительно друг друга;

-сдвиговые деформации вызывают скольжение отдельных частей зерен по плоскостям скольжения (по линии

0 – 0);

-плоскости скольжения дробят зерна на отдельные части (пластины), зерна при этом вытягиваются, располагаются цепочкой, металл упрочняется;

-при максимальной величине пластической деформации зерна смещаются относительно друг друга и скалывается элементарный объем металла.

Рис. 1.8. Схема процесса стружкообразования (а) и виды стружек: б) сливная; в) скалывания; г) надлома

Следовательно, резание – это процесс последовательного деформирования срезаемого слоя материала; упругого и пластического разрушения.

17

При резании металлов с разными физико-механическими свойствами образуется три вида стружек: сливная, скалывания

и надлома.

Сливная стружка (рис. 1.8б) образуется при резании пластичных металлов и сплавов и представляет собой сплошную ленту с гладкой прирезцовой стороной и зазубринами на внешней стороне.

Стружка скалывания (рис. 1.8в) образуется при обработке металлов средней твердости. Она состоит как бы из отдельных элементов, соединенных между собой в ленту.

Стружка надлома (рис. 1.8г) образуется при обработке хрупких металлов и состоит из отдельных элементов, не связанных между собой.

Вид стружки кроме физико-механических свойств металла еще зависит от: режима резания, геометрии режущего инструмента, применяемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).

2) Усадка стружки

Усадка стружки – укорочение и утолщение стружки по сравнению с длиной и толщиной срезаемого слоя (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Схема усадки стружки

Усадка характеризуется коэффициентом усадки , который может быть:

– коэффициент продольной усадки и

18

обрабатываемого материала, режима резания, геометрии инструмента, условий резания и др.

3) Силы резания

Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит под действием внешней силы «R», приложенной со стороны инструмента к обрабатываемой заготовке, в направлении главного движения. При этом работа, затрачиваемая на деформацию и разрушение металла равна:

В результате сопротивления металла деформированию возникают реактивные силы, действующие на резец: нормального давления и силы трения.

Равнодействующую R от указанных сил можно разложить на составляющие, действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям: координатным осям станка

(рис. 1.10).

Такими являются:

19