книги из ГПНТБ / Табаков, П. М. Работа на координатно-расточных станках

Цифра после Р означает среднее содержание вольфра­ ма (в процентах). Ванадий обозначается буквой Ф и цифрой за ней, кобальт — буквой К и цифрой.

Наиболее распространены следующие марки сталей: Р12, Р18 — применяются для изготовления сверл, ди­ сковых и концевых фрез, метчиков, плашек, разверток,

работке труднообрабатываемых сплавов.

К быстрорежущим сталям нормальной теплостойко­ сти относятся стали марок Р18, Р12, РбМЗ; повышен­ ной теплостойкости — Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5. Стали для тяжелых режимов работы — Р18К5Ф2, Р9К5, Р9К40.

Конструкционные стали при изготовлении режущих

меняются для изготовления державок, хвостовиков и корпусов составного инструмента, режущая часть ко­ торых выполняется в этом случае из быстрорежущей стали или твердого сплава.

Металлокерамические твердые сплавы, применяемые для изготовления инструмента, подразделяются на

3 группы (ГОСТ 3882-67):

1)вольфрамовые, состоящие из карбидов вольфрама (75—78%) и металлического кобальта (2—25%). Обо­ значаются они буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта (в процентах);

2)тнтановольфрамовые, состоящие из карбидов вольфрама (66—85%), титана (5—30%) и металличе­ ского кобальта (4—12%). Обозначаются они буквами ТК и цифрами, показывающими содержание титана (после буквы Т) и кобальта (после буквы К);

3)титанотанталовольфрамовые, состоящие из кар­ бидов вольфрама (81—82%), титана (3—4%), тантала (3—7%) и металлического кобальта (8—12%). Обозна­ чаются они буквами ТТК и цифрами, показывающими содержание титана и тантала (после букв ТТ) и ко­ бальта (после буквы К).

Наиболее распространены следующие марки твердых сплавов: ВК.4, ВКб, ВК8, ВКЮ, Т30К4, Т15К6, Т5КЮ,

ТТ7К12, ТТ10К8Б.

122

размера. Формы и размеры твердосплавных пластинок не зависят от марки сплава.

2.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ОРЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

При работе на современных токарных, координатно­ расточных и других металлорежущих станках'для вы­ полнения операций применяют инструмент, режущая часть которого имеет форму клина. Если режущему ин­ струменту сообщить соответствующее движение (вра-

Рис. 57. Процесс резания клиновым инстру­ ментом.

щательное или возвратно-поступательное) и подавать на него заготовку, то клин врежется в металл и его пе­ редняя поверхность под действием усилия Р окажет сильное давление на поверхностный слой металла, ко­ торый под действием этого усилия сожмется (рис. 57). Когда приложенное усилие превысит силы сцепления частиц металла, произойдет отделение стружки от ос­ новной массы металла.

123

На обрабатываемой детали выделяются три основ­

средственно режущей кромкой (она является переход­ ной между обрабатываемой и обработанной).

В процессе резания стружка может быть одного из трех видов (рис. 58). Сливная стружка имеет вид не­ прерывной ленты; она образуется при обработке отно­ сительно вязких материалов (сталь 20, медь, алюминий, винипласт).

Рис. 58. Виды стружки:

а — сливная; б — скалывания; в — надлома.

Стружка скалывания получается при обработке ма­ териалов средней и повышенной твердости. Стружка со стороны режущего инструмента имеет гладкую поверх­ ность, а с противоположной стороны — шероховатую.

Стружка надлома образуется при обработке твер­ дых и хрупких металлов (чугун, бронза). Такая стружка состоит из отдельных небольших деформиро­ ванных элементов, которые слабо или совсем не связа­ ны между собой (сыпучая стружка). На вид стружки влияют механические свойства обрабатываемого мате­ риала, геометрия резца, скорость резания, величина по­ дачи, охлаждение и другие факторы процесса резания.

3. ГЕОМЕТРИЯ И ЗНАЧЕНИЕ УГЛОВ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Различная геометрия (форма и размеры) режущего инструмента получается путем заточки отдельных по­ верхностей режущей его части под разными углами.

124

стержня, с помощью которого резец закрепляется в рез­ цедержателе и вместе с ним в шпинделе станка.

Головка резца имеет переднюю П и задние 3 поверх­ ности. Передней называется поверхность, по которой

сходит стружка. Задние поверхности обращены к обра­ батываемой детали. Пересечения передней поверхности с задними образуют две режущие кромки. Одна из них выполняет основную работу резания и называется глав­ ной режущей кромкой Р\. Задняя поверхность, приле­ гающая к ней, называется главной задней поверхностью. Вторая режущая кромка Р2 называется вспомогатель­ ной и к ней прилегает вспомогательная задняя поверх­ ность (рис. 59,в).

Для более определенного ориентирования в углах резца установлены две исходные плоскости — плоскость

125

резания и основная плоскость. Плоскость резания ПР касательна к поверхности резания и проходит через главную режущую кромку. Основная плоскость парал­ лельна подаче.

Углы резца определяются в секущих плоскостях: главные углы — в главной секущей плоскости, которая проходит перпендикулярно к проекции главной режу­ щей кромки на основную плоскость; вспомогательные углы — во вспомогательной секущей плоскости, прохо­ дящей перпендикулярно к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главный задний угол а (альфа) находится между главной задней поверхностью и плоскостью резания.

Во избежание повышенного трения задней поверхно­ сти об обработанную поверхность детали и для обеспе­ чения необходимой высоты головки резца эту поверх­ ность дополнительно обрабатывают (затылуют) по кри­ вой линии, проекция которой на плоскость представляет собой спираль Архимеда (рис. 59,6).

Передний угол у (гамма) находится между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведенной через главную режу­ щую кромку.

Угол заострения резца fi (бета) расположен между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания б (дельта) находится между передней поверхностью и плоскостью резания.

Главный угол в плане ф (фи) находится между на­ правлением подачи (осью вращения шпинделя станка) и проекцией главной режущей кромки на основную пло­ скость. Обычно резцы, предназначенные для обработки сквозных отверстий, имеют главный угол в плане, рав­ ный 45°, а резцы, которыми обрабатываются ступенча­ тые отверстия, 90°. Для чистового растачивания с целью увеличения стойкости режущего инструмента главный угол в плане делают равным 65°.

Вспомогательный угол в плане ф1 находится между направлением подачи (осью вращения шпинделя) и проекцией вспомогательной режущей кромки на основ­ ную плоскость. Вспомогательный угол в плане ф[ для затылованных расточных резцов находится в пределах

40—45°.

Угол наклона главной режущей кромки Я (лямбда) образуется главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной

126

плоскости или (в данном случае) оси вращения режу­ щего инструмента. Угол к влияет на направление схода стружки. При наклоне главной режущей кромки влево относительно вершины (так же, как и у спирального сверла) стружка будет выходить из отверстия вверх, и угол будет положительным, а при наклоне главной ре­ жущей кромки вправо — стружка будет уходить из от­ верстия вниз, и угол будет отрицательным.

Если рассматривать этот угол в плоскости, проходя­ щей через вершину резца, то при отрицательном угле к вершина является высшей точкой режущей кромки и первой вступает в работу.

При положительном угле к первым в работу всту­ пает нижний участок режущей кромки, а затем вершина резца; поэтому резание происходит в наиболее благо­ приятных условиях. Если обрабатывается сквозное от­ верстие небольшой длины, то стружку направляют вниз. Сквозное глубокое отверстие обрабатывают резцом с главной режущей кромкой, заточенной с наклоном влево для выведения стружки из отверстия вверх.

Учитывая, что одной из важнейших операций, вы­ полняемых на координатно-расточных станках, является сверление, рассмотрим также геометрию режущей ча­ сти спиральных сверл (рис. 60).

127

В отличие от токарного и расточного резцов перед­ ний у и задний а углы сверла различны в различных точках по длине режущей кромки сверла от центра к периферии. Максимального значения угол у достигает на периферии сверла, где он практически равен углу на­ клона винтовой канавки со (омега). На поперечной кромке угол у имеет наименьшую величину и даже мо­ жет принимать отрицательные значения.

Задний угол а имеет на периферии значение 8—14°, у вершины 20—27°. Сверла характеризуются также углом наклона перемычки ф (пси) и углом при вер­ шине 2ф.

4. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛООБРАЗОВАНИЯ НА ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ

При резании металлов выделяется много тепла, ко­ торое в определенном соотношении рассеивается в окру­ жающем пространстве, уходит со стружкой и переходит в деталь и инструмент. Нагрев детали и инструмента при резании часто приводит к их температурным дефор­ мациям и, как следствие, к значительным погрешностям в обработке.

Кроме того, концентрированное выделение тепла при резании вблизи режущей кромки инструмента вызывает значительные температуры резания. Это приводит к при­ вариванию раскаленных частиц уплотненного и дефор­ мированного металла стружки к передней поверхности инструмента, к наслоению этих частиц и образованию нароста.

Нарост нежелателен при любом виде обработки, и особенно при точных координатно-расточных работах, так как он изменяет геометрию инструмента и, являясь более прочным по отношению к обрабатываемому мате­ риалу, царапает его в процессе обработки. Глубокие ца­ рапины могут испортить поверхность обрабатываемого отверстия и привести деталь к браку.

Нарост увеличивает усилия резания, а периодически срываясь, приваривается к обрабатываемой поверхно­ сти, ухудшая ее чистоту.

Чтобы уменьшить возможность образования нароста, следует переднюю поверхность инструмента тщательно полировать, выполнять заточку и заправку алмазными кругами, а также применять при работе смазочно-ох­ лаждающие средства: жидкости (СОЖ) или пасты

(СОП).

128

5. ПРИМЕНЕНИЕ СМАЗОЧНО­ ОХЛАЖДАЮЩИХ СРЕДСТВ

Смазочно-охлаждающие средства, применяемые при обработке деталей резанием, способствуют повышению точности обрабатываемых деталей, уменьшению сил резания и расходуемой мощности, предохраняют инстру­ мент от преждевременного износа и от образования при резании нароста.

При резании металлов с охлаждением или смазкой достигается увеличение стойкости кромок режущего ин­ струмента и наблюдается улучшение чистоты обрабо­ танной поверхности. Смазочно-охлаждающие средства, поданные в зону стружкообразования, не только сма­ зывают поверхности трения резца и обрабатываемого хметалла, но одновременно с этим проникают в микро­ скопические трещины обрабатываемого металла и об­ легчают стружкоотделение при резании.

При выполнении черновых (предварительных) опе­ раций (сверление, рассверливание, предварительное растачивание) применяют смазочно-охлаждающие жид­ кости, обладающие повышенной охлаждающей способ­ ностью. Так, например, различные эмульсии на водной основе хорошо отводят тепло при резании, в значитель­ ной мере уменьшая нагрев детали и инструмента и пре­ дупреждая искажение заданных размеров и форм об­ рабатываемых поверхностей из-за температурных де­ формаций.

При выполнении чистовых операций, когда съем ме­ талла небольшой и теплоты выделяется немного, при­ меняют смазочно-охлаждающие средства с повышенны­ ми смазывающими свойствами. Эти средства способны одновременно охлаждать и хорошо смазывать работаю­ щий инструмент и обрабатываемые поверхности, что обеспечивает получение высокой чистоты обработки.

При работе на координатно-расточных станках ис­ пользование СОЖ имеет ряд серьезных недостатков. Разбрызгивание жидкости приводит к загрязнению ра­ бочего места расточника, затрудняет свободное наблю­ дение за местом обработки и работающим режущим ин­ струментом.

Специфика работ на координатно-расточных станках приводит к тому, что станок многократно в течение од­ ной смены перенастраивается. При каждой перена­ стройке для соблюдения высокой точности обработки пазы и рабочая поверхность стола станка должны тща-

Особенность применения пасты заключается в том, что ею смазывается только режущая часть инструмента, поэтому расход ее невелик. Паста препятствует налипа­ нию металла и привариванию его частиц на режущие кромки инструмента, предохраняет инструмент от бы­ строго затупления и истирания в процессе работы. При­ менение пасты дает возможность вести обработку на повышенных скоростях резания (на 15—20% больше по сравнению с обработкой без пасты). Особенно хорошие результаты дает применение пасты при обработке ста­ лей марок ХГ, ХВГ, ЗХ2В8, 9ХС, Х12Ф1 (см. табл. 55).

6. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы заготовка и режущий инструмент перемещались друг относительно друга.

В металлорежущих станках различают два вида ос­ новных движений: главное движение, определяющее ско­ рость отделения стружки, и движение подачи (вспомо­ гательное), обеспечивающее непрерывное врезание ре­ жущей кромки инструмента в новые слои металла.

При обработке на координатно-расточных станках, как правило, деталь неподвижна, а инструменту сооб­ щается и главное, и вспомогательное движения: враща­ тельное движение вокруг оси и поступательное переме­ щение (подача) — вдоль оси.

Элементами, характеризующими процесс резания, являются скорость резания, подача и глубина резания.

Скоростью резания называется величина перемеще­ ния наиболее отдаленной от центра вращения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой по­ верхности в единицу времени в процессе осуществления главного движения. Скорость резания обозначается бук­ вой v и определяется по формуле:

■к D n

т' — 1000 -ч///■/,

130

где D — диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

п — число оборотов режущего инструмента (шпин­ деля станка) в минуту.

Подачей называется величина поступательного пере­ мещения режущего инструмента в миллиметрах за один его оборот (подача на оборот) или величина перемеще­ ния режущего инструмента в миллиметрах за одну ми­ нуту (минутная подача). Обозна­

чается подача буквой S и изме­ ряется в миллиметрах за оборот или за минуту.

Глубиной резания называется величина срезаемого слоя материа­ ла за один проход инструмента, из­ меренная в направлении, перпенди­ кулярном оси вращения режущего инструмента. Глубина резания из­ меряется в миллиметрах и обозна­ чается буквой t.

Кроме глубины резания и подачи, различают еще ширину и толщину среза.

Шириной среза называется расстояние между обра­ батываемой и обработанной поверхностями, измеряемое по поверхности резания. Ширина срезаемого слоя изме­ ряется в миллиметрах и обозначается буквой Ь.

Толщиной срезаемого слоя называется расстояние, измеряемое в направлении, перпендикулярном ширине срезаемого слоя между двумя последовательными по­ ложениями режущей кромки, за один оборот режущего Инструмента (кромки). Толщина срезаемого слоя из­ меряется в миллиметрах и обозначается буквой а.

Площадь поперечного сечения срезаемого слоя обо­ значается буквой f и определяется по формуле;

f= a b мм2.

131