- •Введение
- •Раздел № 1. Физико-механические основы обработки металлов резанием
- •1.1. Классификация движений в металлорежущих станках. Схемы обработки
- •1.2. Методы формообразования поверхностей деталей машин
- •1.3. Режим резания и геометрия срезаемого слоя
- •1.4. Элементы токарного проходного резца. Определение углов резца
- •1.5. Геометрия инструмента и ее влияние на процесс резания и качество обработанной поверхности
- •1.6. Физическая сущность процесса резания
- •1.7. Силы резания
- •1.8. Наростообразование при резании металлов
- •1.9. Упрочнение при обработке резанием
- •1.10. Тепловые явления процесса резания
- •1.11. Трение, износ и стойкость инструмента
- •1.12. Влияние вибраций на качество обработки
- •Раздел № 2. Лезвийная обработка заготовок деталей машин резанием
- •2.1. Общая характеристика лезвийной механической обработки резанием
- •2.2. Точение
- •Токарные резцы
- •Режим резания
- •1) Глубина резания t, [мм] – толщина слоя материала, срезаемая за один рабочий ход резца.
- •Проверка элементов режима резания по мощности электродвигателя станка
- •Нормирование токарной операции
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых точением
- •2.3. Сверление
- •Режущий инструмент
- •Основные операции обработки заготовок на сверлильных станках
- •Режим резания
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых сверлением
- •2.4. Фрезерование
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых фрезерованием
- •2.5. Протягивание
- •Протяжки
- •Элементы круглой протяжки (рис. 2.5.1)
- •Геометрия зуба протяжки
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых протягиванием
- •2.6. Строгание
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых строганием
- •Раздел № 3. Абразивная и отделочная обработка заготовок деталей машин резанием
- •3.1. Общая характеристика абразивной механической обработки резанием
- •Основные характеристики абразивного инструмента
- •3.2. Шлифование
- •3.3. Притирка
- •3.4. Хонингование
- •3.5. Суперфиниширование
- •3.6. Полирование
- •Раздел № 4. Электрофизические и электрохимические методы обработки заготовок деталей машин
- •4.1. Общая характеристика электрофизических и электрохимических методов обработки
- •4.2. Электроэрозионная обработка
- •Область применения ээо
- •Методы ээо
- •4.3. Электрохимическая обработка
- •Сущность метода эхо
- •4.4. Химическая обработка
- •Особенности химического травления
- •4.5. Ультразвуковая обработка
- •4.6. Лучевые методы обработки
- •Электронно-лучевая обработка
- •Светолучевая обработка
- •4.7. Плазменная обработка
- •4.8. Комбинированные физико-химические методы обработки
- •Химико-механическая обработка
- •Ультразвуковая механическая обработка
- •Плазменно-механическая обработка
1.9. Упрочнение при обработке резанием
Результатом упругой и пластической деформации материала обрабатываемой заготовки является упрочнение (наклеп) поверхностного слоя. При рассмотрении процесса стружкообразования считают инструмент острым. Однако инструмент всегда имеет радиус округления режущей кромки (рис. 1.9.1, а), равный при обычных методах заточки примерно 0,02 мм. Такой инструмент срезает с заготовки стружку при условии, что глубина резания t больше радиуса . Тогда в стружку переходит часть срезаемого слоя металла, лежащая выше линии CD. Слой металла, соизмеримый с радиусом и лежащий между линиями АВ и СD упругопластически деформируется. При работе инструмента значение радиуса быстро растет вследствие затупления режущей кромки, и расстояние между линиями АВ и СD увеличивается.
Упрочнение металла обработанной поверхности заготовки проявляется в повышении ее поверхностной твердости. Твердость металла обработанной поверхности после обработки резанием может увеличиться в ~2 раза. Значение твердости может колебаться, так как значение пластической деформации и глубина ее зависят от физико-механических свойств металла обрабатываемой заготовки, геометрии режущего инструмента и режима резания.
П осле перемещения резца относительно обработанной поверхности происходит упругое восстановление поверхностного деформированного слоя на величину hу (рис. 1.9.1, а) – упругое последействие. В результате образуется контактная площадка шириной Н между обработанной поверхностью и вспомогательной задней поверхностью резца. Со стороны обработанной поверхности возникают силы нормального давления N и трения F. Чем больше значение упругой деформации, тем больше сила трения. Для уменьшения сил трения у режущего инструмента делают задние углы ( и 1), значения которых зависят от степени упругой деформации металла заготовки.
Рис. 1.9.1. Схема образования поверхностного слоя заготовки (а) и эпюра распространения упрочнения по толщине заготовки (б)
Упругопластическое деформирование металла приводит к возникновению в поверхностном слое заготовки остаточных напряжений, растяжения или сжатия. Напряжения растяжения снижают сопротивление усталости металла заготовки, так как приводят к появлению микротрещин в поверхностном слое, развитие которых ускоряется действием корродирующей среды. Напряжения сжатия, напротив, повышают сопротивление усталости деталей. Неравномерная релаксация остаточных напряжений искажает геометрическую форму обработанных поверхностей, снижает точность их взаимного расположения и размеров. Релаксация напряжений, продолжающаяся в процессе эксплуатации машин, снижает их качество и надежность.
Следовательно, окончательную обработку поверхностей заготовок следует вести такими методами и в таких условиях, чтобы остаточные напряжения отсутствовали или были минимальными. Целесообразно, чтобы в поверхностном слое возникали напряжения сжатия. Напряжения можно снизить, применяя, например, электрохимическую обработку. Для получения в поверхностном слое напряжений сжатия можно рекомендовать обработку тонким пластическим деформированием, например, обкатку поверхностей заготовок стальным закаленным роликом или шариком.
Условно поверхностный слой обработанной заготовки можно разделить на три зоны (рис. 1.9.1, б): I – зона разрушенной структуры с измельченными зернами, резкими искажениями кристаллической решетки и большим количеством микротрещин; ее следует обязательно удалять при каждой последующей обработке поверхности заготовки; II – зона наклепанного металла; III – основной металл. В зависимости от физико-механических свойств металла обрабатываемой заготовки и режима резания глубина наклепанного слоя составляет несколько миллиметров при черновой обработке и сотые и тысячные доли миллиметра при чистовой обработке. Пластичные металлы подвергаются большему упрочнению, чем твердые.
Наклеп обработанной поверхности можно рассматривать как полезное явление, если возникают остаточные напряжения сжатия. Однако наклеп, полученный при черновой обработке, отрицательно влияет на процесс резания при чистовой обработке, когда срезаются тонкие стружки. В этом случае инструмент работает по поверхности с повышенной твердостью, что приводит к его быстрому затуплению, шероховатость поверхности увеличивается.