1.2. Основные понятия и классификация способов обработки со снятием стружки

В технологии машиностроения полуфабрикаты, подлежащие обработке, называют заготовками. Наиболее важным параметром детали является ее геометрическая форма. Форма, с которой заготовка поступает на данную операцию, называется исходной; заготовка в исходном виде называется черновой. Окончательно обработанная заготовка называется готовой деталью или просто деталью, она имеет окончательно требуемую форму. Формы, которые заготовка принимает в процессе трансформации между двумя рабочими переходами, называются промежуточными, или меж переходными, формами. Рассматриваемое изменение геометрической формы заготовки происходит путем снятия частиц материала механическим путем.

Этот процесс называется резанием. В то время как термин «резание» используется применительно к процессу резания, понятие «обработка резанием» больше применимо к обработке заготовки, а понятие «снятие стружки» относят к удалению слоя материала. Изменение формы заготовки производится инструментом, который может выполняться с определенной либо с неопределенной геометрией режущей части. Инструмент и заготовка представляют собой рабочую пару и в процессе резания соприкасаются, образуя рабочий стык, или зону взаимодействия. Создание формы снятием стружки происходит при обработке заготовки режущим инструментом определенной геометрии или при относительном движении инструмента и заготовки, а также при сочетании обоих способов. Целенаправленное придание заготовкам заданной формы способами и средствами обработки, предназначенными для снятия стружки, называют техникой резания. С научной точки зрения учение о резании изучает физические зависимости процесса снятия стружки. Понятия, относящиеся к технике резания, объясняются в соответствующих нормах. В технике резания от выбора способа обработки зависит выбор технологических средств: станков, режущих инструментов, зажимных устройств, измерительных приборов, вспомогательных инструментов и материалов. В зависимости от применяемых технологических средств обработки различают ручное и машинное производство. В результате обработки резанием на заготовке получаются поверхности определенной формы, которые можно разделить на функциональные, вспомогательные и свободные поверхности. Функциональные, или исполнительные, поверхности — это те, с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение. Вспомогательные поверхности используются при обработке и контроле, например, для закрепления и измерения.

Свободные поверхности — это поверхности тех частей детали, которые соединяют функциональные и вспомогательные поверхности, но не могут быть к ним отнесены. Возможен также многократный переход (изменение функций) одних поверхностей в другие; например, функциональные поверхности могут стать вспомогательными. Названные поверхности, их формы и размеры образуют основу для классификации деталей. Она служит и используется для технологической подготовки производства и известна также как групповая технология обработки деталей по классам или семействам.

Независимо от форм и программы (размера партии) подлежащих обработке заготовок существуют определенные закономерности технологических процессов обработки резанием. Как показано на рис. 1.2, исходную заготовку сначала обрабатывают начерно (обдирают). Когда необходимо, заготовка перед точной (окончательной) обработкой должна пройти промежуточную (не механическую) операцию. В таком случае за предварительной обработкой следует термообработка (улучшение, закалка, отпуск) и затем окончательная обработка. Так как обработанная деталь по свойствам материала, точности всех размеров, формы и относительного расположения поверхностей, качеству поверхности должна удовлетворять установленным требованиям, то для оценки технологического процесса может быть составлен ценовой алгоритм. Основой для оценки является формулировка целей (критерий), по которым может быть принят результат процесса изготовления детали. Исходя из оптимальности согласования возможностей с поставленной технологической задачей, в общем случае в качестве цели принимают достижение результатов при минимальных расходах на изготовление. Характерными критериями для этого являются качество, производительность и стоимость изготовления (рис. 1.3). Между названными аспектами оценки существует зависимость, обусловливаемая как технически, так и экономически. С этой точки зрения оценку технологических способов обработки при сравнении процессов обработки со снятием стружки как между собой, так и с другими технологическими процессами можно проводить, пользуясь решениями с тремя измерениями .

В соответствии с классификация технологических способов обработки детали заданной формы не зависит от их значения в промышленном и кустарном производствах (рис. 1.4).

Рис.1.2. Последовательность обработки со снятием стружки

Рис. 1.3. Технологические оценочные критерии

ограничивающего признака при подразделении способов обработки было взято изменение материальной цельности. В соответствии с этим все способы обработки, приводящие к изменению формы и цельности материала, отнесены к понятию «разделение». Обработке со снятием стружки придается особое значение. Известны и другие подходы к системной классификации способов обработки . Принятая классификация, построенная с использованием названных критериев, оказалась целесообразной для идентификации способов обработки при составлении документации на них, а также при создании единой терминологии.

Классификатор способов обработки имеет деление на основные группы, группы и подгруппы. Разряды классификатора построенные по десятичной системе, соответствуют делению на

Рис. 1.4. Подразделение способов обработки в том числе способов обработки резанием

группы. Различие между резанием инструментом с определенной и с неопределенной геометрией выявляется из определяемой геометрии режущего инструмента. Особое значение для дальнейшего деления способов обработки со снятием стружки в подгруппах имеет форма поверхности, которую должна получить обрабатываемая деталь, пли относительные перемещения инструмента и заготовки. Соответствующие данные о способах обработки со снятием стружки инструментом с определенной геометрией представлены в табл. 1.1, а инструментом с неопределенной геометрией— в табл. 1.2.

Дальнейшее деление способов обработки со снятием стружки можно произвести по следующим признакам: внутренняя и внешняя обработка; связь между направлениями движений резания и подачи; способ установки и закрепления заготовки; особенности режущего инструмента; применение вспомогательных материалов; температура в зоне резания; степень автоматизации; вид управления.

Та или другая особенность способа обработки, выраженная перечисленными признаками, отмечается дополнительным текстом. Определения, образованные таким путем, как, например, попутное и встречное фрезерование, бесцентровое наружное шлифование, глубокое сверление односторонним сверлом, точение с охлаждающей жидкостью и без охлаждающей жидкости, холодное и горячее (за готовка в нагретом состоянии) точение, могут быть без ограничений включены в описанную схему (см. рис. 1.4). Однако применяемые иногда определения способов обработки, учитывающие обрабатываемый материал, форму заготовки или материал режущей части инструмента не охватываются, так как не могут быть положены в основу дальнейших классификационных подразделений.

Для обработки резанием инструментом с определенной геометрией действительны следующие определения:

точение — это обработка с замкнутым (чаще всего кругообразным) движением резания и любым движением подачи в одной из плоскостей, перпендикулярных к направлению движения резания, ось, вокруг которой производится круговое движение резания, сохраняет свое положение относительно заготовки при различных направлениях движения подачи;

сверление — это обработка с замкнутым кругообразным движением резания, причем инструмент может совершать движение подачи только в направлении оси вращения; ось, вокруг которой производится движение резания, сохраняет свое положение относительно инструмента и заготовки независимо от направления движения подачи;

фрезерование — это обработка инструментом, которому сообщается вращательное движение резания и различные движения подачи; ось вращения движения резания сохраняет свое положение относительно инструмента независимо от направления движения подачи;

строгание и долбление — это обработка с шагообразными повторяющимися, чаще прямолинейными движения резания и шагообразным движением подачи в направлении, перпендикулярном к направлению резания;

протягивание — это обработка многозубым инструментом с прямолинейным, винтообразным или круговым движением резания; движение подачи реализуется за счет подъема (расположения уступами) режущих зубьев инструмента;

обработка пилой — это обработка резанием с круговым или прямолинейным движением резания, сообщаемым инструменту и любым движением подачи в плоскости, перпендикулярной к движению резания; этот вид обработки применяют для отрезки или прорезания шлицевых канавок в заготовках инструментом с большим числом зубьев и имеющим небольшую ширину резания;

опиливание — это обработка резанием с повторяющимся прямолинейным или круговым движением резания и малой толщиной стружки инструментом, имеющим зубья малой высоты и тесно следующих один за другим.

Для технологических способов обработки резанием инструментами с неопределенной геометрией резания действительны следующие определения:

шлифование — это обработка инструментом, имеющим множество режущих кромок, геометрическая неопределенность режущей части которых образуется большим числом зерен из природных или синтетических шлифовальных материалов; обработка проводится с высокой скоростью резания, снятие материала происходит часто при непостоянном соприкосновении между заготовкой и шлифовальным зерном;

хонингование — это обработка инструментом, имеющим много режущих кромок, геометрическая неопределенность режущей части которых образуется большим числом зерен из природных или синтетических шлифовальных материалов; снятие материала происходит при постоянном контакте между заготовкой и шлифовальным зерном;

притирка (доводка, полирование) — это обработка свободным зерном, находящимся в жидкости или пасте (притирочная смесь) и перемещающимся относительно заготовки с помощью притира, форма рабочей поверхности которого обычно аналогична форме обрабатываемой поверхности, по возможно нерегулярной траектории;

обработка в галтовочном барабане — это резание, при котором заготовка и шлифовальные зерна или притирочная смесь, загруженные в резервуар, совершают произвольные относительные перемещения, при этом происходит процесс шлифования или притирки;

лучевая обработка — это обработка с помощью излучения, которое от источника энергии направляется на обрабатываемую поверхность.

Табл. 1.1. Способы обработки резанием инструментом с геометрически определенной режущей кромкой

Требуемая форма поверхности и кинематика изготовления			Точение	Сверление, зенкерование, развертывание	Фрезерование	Строгание, долбление		Протягивание		Обработка пилой	Опиливание
1			2	3	4	5		6		7	8
Плоские поверхности			Точение торцовой поверхности с поперечной подачей; точение торцовой поверхности с продольной по дачей (широким резцом), поперечное отрезное точение	Обработка торцевым зенкером	Плоское фре- зерование пе- риферией фре- зы, фрезерова- ние торцовой фрезой, цеп- ное фрезерова. ние (обработ- ка фрезерной цепью)	Плоское стро- гание (строга- стей); долбле- ние плоско- стей		Торцовое протяги-вание		Получение обработкой пилой (пилением) торцовой поверхно- сти. Обра- ботка пи- лой шлицев	Опиливание торцовой поверхности
Цилиндрические поверхности			Продольное круглое точение; бесцентровое точение; вырез- ние (диска из листа); точение на цилиндр с поперечной подачей широким резцом	Зенкерова- ние отвер- стий, глубокое сверление и рассверли- вание корончатым сверлом	Круглое фре- зерование, фрезерование тел вращения	Строгание круглой долбление круглой поверхности		Круглое про. тягивание		Обработка пилой поверхно. сти	Опиливание цилиндрический пииерх- ности; круглое ротационное опиливание, круглое опи- ливание диско- выми машинными напидьниками-
Винтовые поверхности (например, резьбовая)			Нарезание резьбы резцом; нарезание резьбы гребенкой; нарезание резьбы головкой (плашкой)	Нарезание резьбы метчиком	Винтовое фрезерование, фрезерование винтовых поверхностей, резьбофрезе- рование	Строгание резьбы; долбление резьбы		Протя- гивание резьбы		—	-
Начальная поверхность (например, резьбовая)			Нарезание резьбы резцом, нарезание резьбы гребенкой, нарезание резьбы головкой (плашкой)	Нарезание резьбы метчиком	Винтовое фрезерование, фрезерование винтовых поверхностей; резьбофрезе- рование	Строгание резьбы; долбление резьбы		Протя- гивание резьбы		-
	Требуемая форма поверхности и кинематика изготовления		Точение	Сверление, зенкерование, развертывание	Фрезерование		Строгание, долбление		Протягива-ние	Обработка пилой	Опиливание
1			2	3	4	5		6		7	8
		получаемые профильным (фасонным) инструмен- том	Точение врезанием с продольной поперечной подачей. Точениз фасонным резцом с поперечной по- дачей	Профильное сверление, профильное зенкерование, профильное развертыва-ние	Профильное фрезерование; профильное круглое фрезерование		Строгание профильной поверхности; долбление профильной поверхности		Протя- гивание про- фильной поверх- ности		Обработка напильником профильной поверхности
Поверхность любой формы		получаемые с помощью управляе- мого дви- жения подачи	Профильное точение; точение фасонных по- верхностей, копировальная токарная об- работка		Профильное фрезерование; копировальное фрезерование		Профильное строгание; ко- пировальное строгание; профильное долбление; копировальное долбление			Обработка пилой про- фильных поверхно- стей, про- фильная резка ко- пироваль- ная обра- ботка пилой	Профильное опиливание; профильное опиливание по копиру
		получаемые с помощью управляе- мого дви- жения резания	Точение некруглых деталей с продольной подачей; точение некруглых деталей с по- перечной подачей				Строгание непрямо- линейной поверхности		Протя- гивание непря- моли- нейной поверх-	Обработка пилой не- прямоли- нейной по- верхности	Обработка напильником непрямолиней- ных поверх- ностей
		получаемые вручную	Ручная токарная обработка	Сверление вручную	Фрезерование вручную		Строгание вручную			Обработка пилой вручную	Опиливание вручную

Табл. 1.2. Способы обработки резанием инструментом с геометрически неопределенной режущей кромкой

Требуемая форма поверхности и кинематика изготовления		Шлифование	Хонингование	Притирка
Плоские поверхности Цилиндрические поверхности Винтовые поверхности (например, резьбы) Начальная поверхность зубчатых колес (например, профиль зуба, боковая сторона зуба)		Шлифование плоскости периферией шлифовального круга; плоское шлифование торцом шлифовального круга; шлифование плоскости кромкой шлифовального круга. Круглое шлифование периферией круга; круглое шлифование торцом круга Шлифование резьбовой по- верхности. Шлифование рабочих поверхностей зубчатого венца	Хонингование плоской поверхности при коротком поперечном ходе хона; хонингование плоской поверхности при коротком продольном ходе хона Хонингование круглой поверхности при коротком ходе хона Хонингование винтовых поверхностей при коротком ходе хона Хонингование рабочих поверхностей зубчатого венца	Притирка плоской поверхности периферией притира; притирка плоской поверхности торцом притира; притирка плоской поверхности кромкой Притирка цилиндрической поверхности периферией цилиндрического притира; притирка цилиндрической поверхности торцом цилиндрического притира Притирка поверхности резьбы Притирка рабочих поверхностей зубьев
Поверхности любой формы	Получаемые профильным инструментом Получаемые с помощью управляемого движения подачи Получаемые с помощью управляемого движения резания Получаемые вручную	Шлифование профильных поверхностей профильным кругом Профильное шлифование; копировальное профильное шлифование Шлифование непрямолинейных поверхностей; шлифование некруглых поверхностей Шлифование в ручную	Профильное хонингование профильным хоном Хонингование непрямолинейных поверхностей. Хонингование некруглых поверхностей Полирование вручную	Притирка профильных поверхностей профильным. притиром. Профильная притирка; профильная притирка по копиру.