10. Параметры срезаемого слоя

Принципиальная кинематическая схема в этом случае основана на сочетании двух равномерных движений: вращательного движения фрезы и поступательного движения заготовки. В результате этого траекторией относительного рабочего движения любой точки лезвия является удлиненная циклоида. S_Z – расстояние при повороте фрезы на 1 зуб. При отношениях скорости движения детали к скорости вращения фрезы, имеющих место при фрезеровании дуга удлиненной циклоиды незначительно отличается от дуги окружности. Поэтому, для упрощения математического описания размеров фрезеруемого слоя, удлиненную циклоиду заменяют дугой окружности с D=D_фрезы. Вращение фрезы является движением резания. Скорость этого движения определяется: D – диаметр фрезы; n – частота вращения фрезы. Перемещение детали по касательной к окружности фрезы, является движением подачи. Различают следующие виды подач: Минутная подача S_M (мм/мин); Подача на оборот S_о (мм/об); Подача на зуб S_Z (мм/зуб); Размер срезаемого слоя, измеренный в направлении, перпендикулярном подачи, называется глубиной резания t, мм. При сделанном допущении поверхность резания при цилиндрическом фрезеровании является частью кругового цилиндра. Возможно два сочетания направления вращения фрезы и перемещения детали:

Если векторы скоростей резания и подачи в нижней точке фрезы направлены в одну сторону, то фрезерование называется попутным;

Если они направлены навстречу друг другу – встречное фрезерование.

f – угол контакта фрезы с заготовкой. Дуга, на которую опирается этот угол – дуга контакта. L (длина дуги) = D/2*f. Q-мгновенный угол контакта при повороте фрезы; а – мгновенная толщина срезаемого слоя. При движении зуба «а» постоянно меняется.

При прямом зубе ширина детали равна ширине срезаемого слоя (ширина фрезерования). Площадь сечения срезаемого слоя одним зубом равняется f_Z=b*a (также переменна во времени, так как переменная а). Число одновременно работающих зубьев Z₁ = y/e; e-угловой шаг e=360/Z; Z – число зубьев фрезы. Если Z_i получается дробным, то это означает, что в определенный момент в резании участвует больше число зубьев, а в другой момент меньше число зубьев. От значения Z_i сильно зависит равномерность фрезерования.

Ч ем больше число Z_i, тем меньше изменяется суммарная площадь срезаемого слоя, а значит и усилие резания, следовательно фрезерование в этом случае более равномерное. Для нормальной работы фрезы Z_i>2. Но в любом случае фрезы с прямыми зубьями работают с ударами и толчками. Для повышения плавности работы фрез их наиболее часто делают с винтовым зубом.

11. Расчётная шероховатость обработанной поверхности

Шероховатость поверхности, обработанной на токарном станке, и причины ее образования. На поверхности, обработанной токарным резцом, образуются неровности в виде винтовых выступов и винтовых канавок (рис. 67, а), подобные резьбе, вполне отчетливо заметные при крупной подаче s и обнаруживаемые лишь при помощи специальных приборов, если подача невелика.

Такие неровности расположены в направлении подачи и образуют поперечную шероховатость в отличие от продольной шероховатости (рис. 67, б), образуемой неровностями в направлении скорости резания v. О происхождении последних неровностей будет сказано ниже.

При токарной обработке наибольшее значение имеет поперечная шероховатость, характеризуемая формой и размерами винтовых выступов, образующих неровности. Высота таких неровностей зависит от очень многих факторов, участвующих в процессе резания и действующих в разных случаях различно, и поэтому не может, быть определена расчетом, а находится лишь опытным путем. При обтачивании более вязких металлов, например малоуглеродистых сталей, высота неровностей получается большей, чем при обработке хрупких металлов, например чугуна. При обработке хрупких металлов (при   стружке  надлома) на обработанной поверхности получаются иногда очень заметные углубления, образующие   продольную   шероховатость.

Шероховатость   поверхности уменьшается, если материал (сталь) подвергнут термической обработке,  что повышает     однородность     его структуры  шероховатости, получающиеся при токарной обработке.

Высота неровностей зависит в наибольшей степени от величины  подачи.   При крупных подачах эта высота значительно отличается от расчетной и превышает ее в несколько раз.

Влияние глубины резания на шероховатость поверхности не­значительно и не имеет практического значения.

Скорость резания существенно влияет на образование шероховатости поверхности. При скорости резания до 3—5 м/мин размеры неровностей незначительны; с увеличением скорости резания неровности возрастают; при повышении скорости резания до 60— 70 м/мин высота неровностей уменьшается, и при скорости около 70 м/мин шероховатость поверхности получается наименьшей. Дальнейшее повышение скорости резания незначительно влияет на шероховатость обработанной поверхности. Наличие нароста на резце увеличивает шероховатость поверхности, обработанной данным резцом.

Значительное влияние на шероховатость поверхности оказывает применяемый при обработке состав смазочно-охлаждающей жидкости. Наилучшие результаты получаются, если жидкость содержит минеральные масла, мыльные растворы и другие вещества, повышающие ее смазочные свойства.

Опыты ряда исследователей показали, что неровности режущей кромки резца, получившиеся вследствие некачественности доводки его, переносятся на обработанную поверхность в увеличенных размерах.

Степень затупления резца также влияет на шероховатость поверхности. При небольшом затуплении резца обработанная поверхность часто получается даже несколько чище, чем при остром резце. При дальнейшем затуплении резца шероховатость поверхности увеличивается.

Материал режущего инструмента в рассматриваемом случае также имеет значение. Так, например, резцами из твердых сплавов В Кб, ВК8 очень трудно получить хорошую поверхность при обработке вязких материалов, что объясняется склонностью этих сплавов к выкрашиванию при указанных условиях работы. Применение при этих же условиях твердых сплавов, например марок Т5К6, Т15К6 и др., а также быстрорежущих резцов позволяет уменьшить     шероховатость     поверхности.

 На   шероховатость   обработанной поверхности влияют и  вибрации, возникающие в процессе резания. Особое значение в    этом    случае    приобретают чрезмерные   зазоры   в   направляющих суппорта и в подшипниках, неточности зубчатых передач станка,  плохая балансировка     вращающихся     частей станка, недостаточная жесткость обрабатываемой детали, углы резца, его вылет и многие причины, отмеченные в разных главах книги. Все эти вредные явления при токарной обработке вызывают продольную шероховатость поверхности.