3.2. Кинематические основы металлорежущих станков

3.2.1. Методы образования поверхностей деталей при обработке

на металлорежущих станках

Тела деталей машин ограничены геометрическими поверхностями, образованными при обработке. Это в основном плоскости, круговые и некруговые цилиндры и конусы, линейчатые и сферические поверхности. Все они имеют определенные протяженность и относительное положение. Реальные поверхности детали, полученные в результате обработки на станках, отличаются от идеальных геометрических поверхностей.

Поверхности обрабатываемых деталей можно рассматривать как непрерывное множество последовательных положений (следов) движущейся производящей линии, называемой образующей, по другой производящей линии, называемой направляющей. Например, для получения плоскости необходимо образующую прямую 1 перемещать по направляющей прямой 2 (рис.8, а). Цилиндрическая поверхность может быть получена при перемещении образующей прямой 1 по направляющей – окружности 3 (рис.8, б) или при движении образующей окружности 3 вдоль направляющей прямой 1 (рис.8, в). Рабочую поверхность зуба цилиндрического колеса можно получить, если образующую – эвольвенту 4 передвигать вдоль направляющей 1 (рис.8, г) или, наоборот, образующую прямую 1 передвигать по направляющей – эвольвенте 4 (рис.8, д).

Рис.8. Схемы образования поверхностей деталей

Большинство поверхностей деталей машин может быть образовано при использовании в качестве производящих линий прямой, окружности, эвольвенты, винтовой и ряда других линий. В реальных условиях обработки производящие линии воспроизводятся комбинацией согласованных между собой вращательных и прямолинейных перемещений инструмента и заготовки. Существуют четыре метода образования производящих линий: копирования, огибания, следа и касания.

Метод копированияоснован на том, что режущая кромка инструмента по форме совпадает с производящей линией. Например, при получении цилиндрической поверхности (рис.9,a) образующая линия1 воспроизводится копированием прямолинейной кромки инструмента, а направляющая линия2– вращением заготовки.

Рис.9. Методы воспроизводства образующих линий

На рис.9, бпоказан пример обработки зубьев цилиндрического колеса. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроизводит образующую линию. Направляющая линия получается при прямолинейном движении заготовки вдоль своей оси. Здесь необходимы два формообразующих движения: вращение фрезы и прямолинейное перемещение заготовки. Кроме того, для обработки последующих впадин заготовка должна периодически поворачиваться на угол, соответствующий шагу зацепления. Такое движение называют делительным.

Метод огибания (обката)основан на том, что образующая линия возникает в форме огибающей ряда положений режущей кромки инструмента в результате его движений относительно заготовки. Режущая кромка отличается по форме от образующей линии и при различных положениях инструмента является касательной к ней. На рис.9,впоказана схема обработки зубьев цилиндрического колеса по методу огибания. Режущая кромка инструмента имеет форму зуба зубчатой рейки. Если заготовке сообщить вращение и согласованное с ним прямолинейное перемещение рейки вдоль ее оси, то режущий контур инструмента в своем движении относительно заготовки будет иметь множество положений. Их огибающей явится образующая зуба колеса. Направляющая линия по предыдущему образуется в результате прямолинейного перемещения инструмента или заготовки вдоль оси колеса. Для рассматриваемого случая требуются три формообразующих движения: вращение заготовки, перемещение инструмента вдоль своей оси, перемещение инструмента или заготовки вдоль оси зубчатого колеса.

Метод следасостоит в том, что образующая линия получается как след движения точки – вершины режущего инструмента. Например, при точении образующая1 (рис.9,г) возникает как след точкиА– вершины резца, а при сверлении (рис.9,д) – как след сверла. Инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга таким образом, что вершинаА режущего инструмента все время касается образующей линии1. В первом случае (рис.9,г) направляющая линия получается в результате вращения заготовки, во втором случае (рис.9,д) – при вращении сверла или заготовки. В обоих случаях требуются два формообразующих движения.

Метод касанияоснован на том, что образующая линия1 является касательной к ряду геометрических вспомогательных линий3, образованных реальной точкой движущейся режущей кромки инструмента (рис.9,е).

Итак, образование различных поверхностей сводится к установлению таких формообразующих движений заготовки и инструмента, которые воспроизводят образующие и направляющие линии.