Основы теории резания материалов

1. Движения, происходящие при обработке резанием

Обработка резанием происходит при движении инструмента относительно заготовки. Различают два типа движений, необходимых для обработки резанием: движение резания (ДР) - это общее движение инструмента относительно заготовки, происходящее в процессе резания при обязательном контакте инструмента с заготовкой; установочное движение (ДУ) - это движение, происходящее без вышеупомянутого контакта с целью подвода или отвода инструмента. ДР имеет наибольшее значение для обработки. В общем случае оно является сложным, складывающимся из элементарных движений, к которым относятся:

1. главное движение (ДГ) - это движение, составляющее движение резания и происходящее с наибольшей скоростью;

2. движение подачи (ДП) - это движение, составляющее движение резания и предназначенное для обеспечения заданной подачи;

3. движение формообразования (ДФ) - это движение, составляющее движение резания, обеспечивающее в совокупности с другими движениями заданную форму и размеры обработанной поверхности;

4. касательное движение (ДК) - это движение, составляющее движение резания, скорость которого направлена по касательной к режущей кромке и предназначенное для смены активного участка лезвия инструмента;

5. вибрационное движение (ДВ) - это колебательное движение, составляющее движение резания, сообщаемое инструменту или обрабатываемой заготовке с целью улучшения характеристик процесса резания или дробления стружки.

Рис. 1.1. Движения, происходящие при точении

На рис. 1.1 показаны движения, происходящие при точении. Перемещение резца из точки А в точку А₂ к обрабатываемой заготовке и отвод резца из т. А₃ в исходное положение, т.е. в т. А - это установочное движение, т.к. происходит без контакта инструмента с заготовкой. При этом стружка не образуется. Движение резца относительно заготовки из т. А₂ в т. А₃ - это движение резания, складывающееся из движения подачи ДП и главного движения ДГ:

ДР = ДП + ДГ.

Рис. 1.2. Движения, происходящие при нарезании резьбы резцом

На рис. 1.2 показаны движения, происходящие при нарезании резьбы резцом. Движение резания при этом складывается из главного движения - вращения заготовки и движения формообразования – поступательного движения резца вдоль оси заготовки, сообщаемого ему от механизма подачи станка. Буквы со штрихами относятся ко второму проходу. Символически это записывается так:

ДР = ДГ + Дф, ДР (А₂А₃), ДУ (АА₁ ,А₁А₂, А₃А₄,А₄А).

Движение резания характеризуется вектором скорости резания:

Рис. 1.3. Движения, происходящие при точении ротационным резцом с вибрацией

На рис. 1.3 показана схема обработки ротационным резцом с применением вибрационного движения. Резец состоит из корпуса 1, в котором на подшипниках установлена режущая чашка 2. Конструкции таких резцов весьма многообразны. Однако их можно классифицировать по двум признакам: по приводу вращения чашки и по форме передней поверхности чашки.

По приводу вращения чашки ротационные резцы делятся на самовращающиеся (СВР) и принудительно вращающиеся (ПВР). Вращение чашки у СВР производится обрабатываемой заготовкой за счет наклонного расположения оси чашки к направлению линейной скорости главного движения под углом λ (рис.1.4). При этом линейная скорость касательного движения точек режущей кромки чашки определяется скоростью главного движения V_ДГ и углом наклона режущей чашки λ: V_ДK = V_ДГ sin λ.

Вращение чашки у ПВР производится специальным приводом. При этом имеется возможность регулирования скорости вращения чашки в широком интервале. Резцы такого типа имеют ограниченное применение ввиду сложности конструкции.

По форме передней поверхности ротационные резцы делятся на два вида: резцы, у которых передней поверхностью является торцовая поверхность чашки, как показано на рис. 1.4. и резцы, у которых передней поверхностью является боковая коническая поверхность чашки, как это показано на рис. 1.5. Такие резцы более просты по конструкции и имеют преимущественное применение.

Вращение чашки - касательное движение обеспечивает периодическую работу лезвия, которое на участке ВС (см. рис.1.3) в момент контакта с заготовкой нагревается. Пока участок чашки ВС совершает движение по дуге ВДС, он охлаждается. Таким образом, касательное движение обеспечивает интенсивное охлаждение лезвия, что приводит к снижению температуры и повышению стойкости инструмента.

Рис. 1.4. Расположение режущей чашки с торцовой передней поверхностью	Рис. 1.5. Расположение режущей чашки с конической боковой передней поверхностью

Вибрационное движение сообщается либо с целью дробления стружки, либо для уменьшения сил резания, шероховатости и др.

Движение резания в рассматриваемом случае складывается:

ДР = ДГ + ДП + ДК + ДВ.

Скорость резания

_.

Совокупность элементарных движений, составляющих движение резания, определяет кинематическую схему резания. Встречающиеся на практике методы обработки резанием основаны на таких кинематических схемах резания, которые включают два вида элементарных движений: вращательное и поступательное. Эти движения могут происходить либо с постоянной, либо с переменной скоростью. На практике кинематические схемы резания чаще всего включают не более трех движений. Например, точение на токарном станке, фрезерование, сверление включает одно вращательное и одно поступательное движение. Круглое наружное шлифование включает три движения: вращение шлифовального круга, вращение заготовки и поступательное движение заготовки. На практике редко встречаются методы обработки, основанные на трех и более движениях, т. к. увеличение числа движений, составляющих кинематическую схему резания, неизбежно приводит к усложнению кинематики станка и его конструкции.