1. Образование поверхностей

1.1. Поверхности, обрабатываемые на металлорежущих станках

Поверхности деталей машин, приборов и инструментов отличаются большим разнообразием. Применяя различные процессы резания и соответствующие инструменты на станках, можно образовать поверхность любой требуемой формы.

Любая поверхность рассматривается как след, оставляемый одной производящей линией – образующей при ее движении по другой – направляющей.

По признаку изменчивости формы производящих линий во время образования поверхностей последние можно разделить на три группы:

а) с общими постоянными производящими линиями;

б) с одной постоянной производящей и однойизменяющейся;

в) с обеими изменяющимися производящими линиями.

Если при образовании поверхности поменять функции производящих линий и если в результате этого форма поверхности не изменится, то говорят, что поверхность имеет обратимые производящие линии.

Поверхности могут быть объемлющимиили внутренними, либо объемными или наружными.

Поверхности можно разделить на замкнутые и незамкнутые.

Обрабатываемые на станках заготовки редко имеют одну поверхность как, например, шарики подшипников. В большинстве случаев заготовки ограничиваются несколькими поверхностями, которые должны занимать вполне определенные относительные положения. В этом случае на заготовке имеются линии сопряжения этих поверхностей. Вся поверхность детали составляется из ряда элементарных поверхностей. При обработке таких заготовок необходимо получить как сами элементарные поверхности, так и правильные их относительные положения.

Приведенное выше разделение поверхностей позволяет оценить всякую поверхность в отношении возможностей образования ее на станке, не определяя для этого параметры ее геометрической формы.

Геометрическая форма большинства технических поверхностей может быть образована путем использования, в качестве производящих, следующих линий:

а) линий, реализуемых на станках с помощью простых(вращательного и прямолинейного) и только равномерных движений;

б) линий, реализуемых на станках с помощью простых движений как равномерных, так и неравномерных.

Этими линиями и задается форма образуемой поверхности.

1.2. Геометрическое и технологическое образование поверхностей

Образование реальной поверхности любым технологическим способом обработки материала имеет общий признак, состоящий в том, что всякая реальная поверхность является некоторым приближением к соответствующей геометрической (идеальной) поверхности. Следовательно, технологический процесс образования реальной поверхности представляет собой по существу процесс образования соответствующей ей геометрической поверхности, иначе говоря – процесс гомерического образования реальной поверхности. Поэтомупрежде всего нужно рассмотреть общие закономерности геометрического образования реальных поверхностей.

Под геометрической поверхностью обычно понимают след, оставляемый одной производящей геометрической линией, называемой образующей линией, при ее движении по другой производящей геометрической линии – направляющей. Под следом понимается образуемая поверхность какнепрерывное множество последовательных геометрических положений движущейся образующей линии.

Таким образом, для геометрического образования любой поверхностипрежде всего необходимы геометрические производящие линии.

Производящие линии реальных поверхностей создаются при помощи вспомогательных элементов, каковыми могут быть материальные линии и точки. Движения вспомогательных элементов,в результате которых образуются геометрические производящие линии, называются движениями формообразования и обозначаются буквойФ.

Рассмотрим возможные методы образования геометрических линий. Если вспомогательный элемент представляет собой материальную линию, то образовать геометрическую линию можно двумя методами. Первый – метод копирования (рис. 1, а), когда форма и протяженность вспомога-тельной материальной линии 1 одинаковы с протяженностью образуемой линии 3. В этом случае образование линии происходит бездвижения формообразования. Когда форма и протяженность материальной линии 1 не одинаковы с формой и протяженностью образуемой линии 3, применяется метод обката (рис. 1, б). Образуемая линия 3 получается как огибающая последовательных положений, занимаемых вспомогательных элементом 1 при обкате им образуемой линии. Этот метод требует одного движения формообразования – движения качения.

Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой можно также двумя методами. При движении эта материальная точка 2 будет оставлять след, являющийся о6разуемой линией 3 (рис. 1, в). В этом случае линия образуется методом следа, для которого нужно иметь одно движение формообразования. Материальной точкой 2 можно получить линию и другим методом (рис. 1, г), когда образуемая линия 3 является касательной к ряду дополнительных геометрических линий 4 (например, прямых), созданных материальной точкой 2. При этом методе, называемом методе касания, требуются два движения формообразования. Возможна разновидность метода касания, характеризуемая тем, что дополнительные геометрические линии 4 образуются не методом следа, а методом касания (рис. 1, д). В этом случае необходимо иметь три движения формообразования.

Рис. 1. Метод образования геометрических линий

Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой можно также двумя методами. При движении эта материальная точка 2 будет оставлять след, являющийся о6разуемой линией 3 (рис. 1, в). В этом случае линия образуется методом следа, для которого нужно иметь одно движение формообразования. Материальной точкой 2 можно получить линию и другим методом (рис. 1, г), когда образуемая линия 3 является касательной к ряду дополнительных геометрических линий 4 (например, прямых), созданных материальной точкой 2. Приэтом методе, называемом методе касания, требуются два движения формообразования.Возможна разновидность метода касания, характеризуемая тем, что дополнительные геометрические линии 4 образуются неметодом следа, а методом касания (рис. 1, д). В этом случае необходимо иметь три движения формо-образования.

Таким образом, для создания заданной поверхности необходимо иметь две геометрические производящие линии соответствующей формы и протяженности, каждую из которых можно образовать указанными четырьмя методами. Отсюда следует, что метод образования поверхности определяется формой вспомогательного элемента (инструмента), методом образования каждой геометрической производящей линии в отдельности и сочетанием методовобразованияпроизводящих линий.

Количество возможных методов образования поверхности увеличивается, если учесть, что некоторые поверхности могут быть образованы различными по форме образующими линиями. Например, гиперболоид вращения можно получить образующими криволинейной илипрямолинейной формы или образующей в виде окружности непрерывно измеряющегося радиуса (рис. 2). Один и тот же круглый цилиндр можно образовать прямой линией или окружностью постоянного радиуса.

Рис.2. Геометрическое образование однотипных поверхностей

производящими линиями различной формы

Посредством одной и той же образующей можно получить поверхности различной формы. Так, например, одной той же прямой линией, но при различных расположенияхее относительноосивращения можно получить различные по форме поверхности: гиперболоид вращения, круглый цилиндр, круглый конус.