1.4 Елементи різання і зрізаємого шару

План

1. Поняття про результуючий рух різання і швидкість результуючого руху.

2. Основний (машинний) час обробки. Продуктивність різця.

Нарізання різьбиобертовими різцями (так званий вихровий спосіб) є дуже продуктивним. Нарізка відбувається бистровращающейся головкою (рис. 44) з різцем з твердого сплаву. Пристосування з обертовими різцями встановлюється на супорті верстата замість верхніхсанчат. Шпиндель різцевого головки одержує обертання від мотора, укріпленого на задній частині плити. Подача різців на глибину здійснюється поперечним супортом верстата. Перерезка виробляється обертовими різцями; труба при цьому залишається нерухомою.  Нарізання різьби обертовими різцями (швидкісне різьбо-нарізування) застосовується на заводах при обробці однозаходной і багатозахідних гвинтів і черв'яків в умовах масового і великосерійного виробництва. Діаметр різьблення оброблюваних деталей коливається від 20 до 200мм, довжина різьблення досягає 10 м; обробка успешйо здійснюється, якщо крок нарізати різьблення не нижче 3 - 4 мм. Ефективність цього способу резьбонарезанія виражається в підвищенні продуктивності праці в 2 5 - 3 рази в порівнянні із звичайним резьбофрезерованіем.  Нарізання різьби обертовими різцями (швидкісне резьбонарезаніе) здійснюється за допомогою спеціальних пристосувань, що встановлюються на токарних або різьбофрезерні верстатах. Нарізання різьби обертовим різцем дозволяє підвищити продуктивність праці,поліпшити якість роботи і повністю ліквідувати брак. Нарізування зовнішньої різьби обертовим різцем, зване вихровим нарізуванням, здійснюється наступним чином (фіг. При обробці матеріалу обертовими різцями на поверхні обробки неминучеутворюються хвилі (фіг. Якщо деревина обробляється обертовими різцями, то стружки зрізаються по кривій, яка при розрахунку приймається за дугу кола, описувану ріжучою кромкою різця. Кут, укладений між радіусами, що з'єднують крайні точки цієїдуги (точки Л і В на рис. 21) з центром обертання різців, називається кутом контакту і позначається буквою СР При обробці деревини обертовими різцями товщина стружки змінюється. Продуктивність нарізування різьблення обертовими різцями значновище, ніж при обробці на токарному і різьбо-фрезерному верстатах. При нарізуванні різьблення обертовими різцями стружка має особливу V-подібну форму. Товщина стружки в процесі різання змінюється від нуля до максимуму, а потім знову зменшується до нуля. Такий характерзміни товщини стружки дуже сприятливий для процесу різання: зменшується ударне навантаження на різець і підвищується чистота обробленої поверхні. Зміна товщини стружки викликається ексцентричним розташуванням осі обертання різців і різним числом оборотівоброблюваної заготовки і різців; за час одного обороту різцевого головки різання здійснюється лише на невеликій ділянці довжини кола заготовки. Діаметр кола, описуваної вершинами різців, більше діаметра заготовки; зі збільшенням діаметра траєкторіїрізців довжина стружки зменшується, одночасно збільшується її товщина. Процес фрезерування характеризується роботою обертового різця (фрези), що знімає з заготівлі при подачі, спрямованої перпендикулярно осі його обертання, переривчасту стружку змінноїтовщини. Формоутворення здійснюється обкатування з ковзанням або чистим ковзанням об'ємного інструменту (фрези) по заготівлі. Переривчастість стружки викликає важко переборні коливання зусилля різання, поглинання яких пов'язане з тим, що обважнює верстата.  Схема нарізування різьблення обертовими різцями. Сутність методу нарізання різьби обертовими різцями полягає в наступному. Заготівля, на якій повинна бути утворена різьба, закріплюється в патроні або в центрах верстата і обертається з невеликим числом оборотів (зазвичай3 - 40 об /хв. Pезец, встановлений в спеціальній різцевого голівці, обертається разом з нею з великим числом оборотів (зазвичай 1000 - 3000 об /хв. Держак з центрувальні свердлом. Обробка заготівки проводиться двома обертовими різцями. Тож він знімає основнийприпуск при обточуванні конуса і начисто обробляє поверхню діаметром 2 8 мм. Pезец 2 начисто обробляє конус і відрізає готову деталь. Калібруюча коронка прохідницького щита та обертові різці не дозволяють працювати в дуже міцних породах. Разом з тим призначною пластичності порід можливі завали машини.

1.5 Процес утворення стружки

План

1. Явища утворення наросту на передній поверхні леза різця.

2. Причини виникнення вібрації в процесі утворення стружки, її негативний вплив на процес різання і безпеку роботи.

3. Явище усадки стружки.

4. Явище наклепу обробленої поверхні в процесі утворення стружки.

5. Сили різання, які виникають в процесі утворення стружки, і її джерела.

6. Потужність, яка витрачається на різання (Nеф).

7. Визначення дійсного крутячого моменту на заготовці по силі Pz.

1.Різання металів є складною сукупністю різних деформацій (зсуву, зрізу, змивання) що супроводжуються тертям зрізаної стружки об передню поверхню різця, і тертям поверхні різання заготовки об задню поверхню різця.

В результаті пружнопластичної деформації матеріалу, яка відбувається під дією ріжучого інструменту, утворюються нові поверхні. Оскільки якість обробленої поверхні при заданих умовах залежить від характеру пружнопластичної деформації зрізуваного шару і цей шар зношує ріжучий інструмент, то в науці про різання металів розрізняють дві основні проблеми: пружнопластичну деформацію металів в процесі утворення стружки і зношування та стійкість ріжучого інструменту. Основи різання залишаються постійними незалежно від того, яким інструментом (різцем, свердлом, фрезою та ін.) виконується обробка. Змінюються лише умови обробки.

Під дією сил різання реальна поверхня деталі, утворена в процесі її виготовлення, на відміну від ідеальної, яка зображається на кресленнях, завжди має нерівності різних форми і висоти у вигляді виступів та впадин з невеликими відстанями між ними. Схематичне зображення такої поверхні представлено на мал.1.

Шорсткість поверхні - це сукупність нерівностей обробленої поверхні розташованих з відносно малими кроками.

Мал.1. Реальна поверхня обробленого різанням металу.

 

Для оцінки шорсткості поверхні в машинобудуванні широкого розповсюдження набув критерій R_z. Висота нерівностей профілю по десяти точках R_z являє собою суму середніх абсолютних значень висот п'яти найбільших виступів і глибин п'яти найбільших впадин профілю в межах базової довжини L, тобто :

 ,                            (5)

де Х_ітах   - висота і - го найбільшого виступу;

Х_imin - глибина ї- ї найбільшої впадини профілю. Останнім часом прийнято використовувати критерій R_a. Це середнє арифметичне абсолютних значень відхилень профілю в межах базової довжини X :

     ,                                         (6)

де X_i - відхилення профілю, яке визначається відстанню між будь якою точкою профілю і середньою лінією;

п - число вибраних точок на базовій довжині.

На шорсткість поверхні, обробленої різанням, значно впливає велика кількість факторів пов'язаних з умовами виготовлення заготовки. Основними з них є вид і режими обробки, умови охолоджування і змазування інструменту, хімічний склад і мікроструктура оброблюваного матеріалу, геометрія і стійкість ріжучого інструменту, тип і стан обладнання та пристосувань.

Всі ці фактори можна об'єднати в три групи: причини, пов'язані з геометрією процесу різання; пластичною та пружною деформаціями оброблюваного матеріалу; виникненням вібрацій ріжучого інструменту відносно оброблюваної поверхні.

Переважного впливу на формування шорсткості поверхні набуває, як правило, одна з вказаних груп причин, яка і визначає характер і величину шорсткості.   .

Процес виникнення нерівностей внаслідок геометричних причин прийнято характеризувати як копіювання на оброблюваній поверхні траєкторії руху і форми ріжучих лез. Відповідно, величина, форма і взаємне розташування нерівностей визначаються формою і станом ріжучих лез і такими елементами режимів різання, які впливають на зміну траєкторії руху цих лез відносно оброблюваної поверхні.

В обробці матеріалів різанням прийнято виділяти такі режими різання:

1. Глибина різання t - товщина матеріалу, яка зрізається ріжучим інструментом з оброблюваної поверхні заготовки за один прохід (мм).

2.       Подача S - лінійне переміщення ріжучого ребра інструмента за один оберт заготовки (інструмента) (мм /об.) або за одну хвилину (мм/хв.).

3. Швидкість різання V - швидкість взаємного переміщення ріжучого ребра інструмента та будь - якої точки на оброблюваній поверхні (м/хв.).

Знання цих параметрів дозволяє визначити силу різання Р_z та потужність різання N_p вибрати придатний для обробки даної поверхні верстат.

На практиці шорсткість обробленої поверхні в значній мірі пов'язана з процесами утворення стружки і, в першу чергу, з явищем наростоутворення. Наріст - шар дуже деформованого металу, який прилипає до передньої поверхні різця, утворюючи нове ріжуче ребро (мал.2). Наріст може деякий час утримуватись на різці, а пізніше зривається і відходить із стружкою. Нарости виникають хаотично, до 200 разів на секунду.

В зоні малих швидкостей різання (V ≤ 5 м/хв.), при яких наріст не утворюється, розміри нерівностей обробленої поверхні незначні. Із збільшенням швидкості різання розміри нерівностей зростають, досягаючи свого максимуму при V= 20 - 40м/хв. Подальше підвищення швидкості різання зменшує наріст і шорсткість обробленої  поверхні. В   зоні  швидкостей    V≥70ш/хв.   шорсткість поверхні є найменшою.

Подача - другий елемент режиму різання, який значно впливає на шорсткість. Це в значній мірі обумовлюється пластичними і пружними деформаціями в поверхневому шарі оброблюваної заготовки. При роботі з невеликими подачами (S≤0.06мм/об.) висота нерівностей профілю може навіть збільшитись у зв'язку із зменшенням товщини стружки і збільшенням товщини пружно деформованої ділянки.

Вплив глибини різання на-шорсткість поверхні є незначним і може не прийматись до уваги. Лише при значеннях глибини різання менших ніж подача, цей параметр набуває геометричного впливу на висоту нерівностей. В цьому випадку, зменшення глибини різання покращує шорсткість поверхні.

1.6 Знос і стійкість різця. Швидкість різання

План

1. Теплота яка виділяється в прцесі утворення стружки (теплота різання) і її розподілення.

2. Знос леза різця по передній і задній поверхнях.

3. Фактори, які впивають на теплоту різання.

4. Поняття про період стійкості ріжучого інструменту.

5. Максимально-охолоджувальні технологічні засоби (МТОЗ), які використовуються при різанні матеріалів.

6. Максимально-охолоджувальні рідини (МОР) і способи підводу їх в зону різання.

7. Захист навколишнього середовищі при роботі з мастильно-охолоджувальною рідиною.

Допускаемая швидкість різання і функціонально пов'язана з нею стійкість інструменту залежать від інтенсивності утворюється і відведеного в процесі різання тепла, у свою чергу залежить від роду оброблюваногоматеріалу при інших рівних умовах. Утворюється в процесі різання теплота є результатом механічної роботи, витрачається на: а) деформацію стружки, б) тертя сходить стружки по передній грані ріжучого інструменту і в) тертя задньої грані ріжучогоінструменту про оброблену поверхню. Резец Афанасьєва. Допускаемая швидкість різання при обробці неіржавіючих сталей (хромансілі та ін) до 300 м /хв. Вуглецеві сталі можна обробляти при швидкостях 500 - 1500 м /хв. Допускаемая швидкість різання v - 3 - 30 м /хв. Залежність допустимої швидкості різання v від факторів, що впливають на її величину, виражається коефіцієнтами Кь, залежними від діаметра і вильоту оправки або борштанги (Kv), оброблюваного матеріалу (Kv), роботи по кірці (До виданню :), матеріалу інструменту (К. Залежність допустимої швидкості різання від факторів, що впливають на її величину, виражається коефіцієнтом kvl, залежних від діаметра і вильоту оправки або борштанги; kv, залежних від оброблюваного матеріалу; kv3 залежних від роботи по кірці; kot, залежних від матеріалуінструменту. Визначити допускаемую швидкість різання при обточуванні по шкірці заготовки, що представляє собою лиття з сірого чавуну середньої твердості, знаючи, що обробка ведеться при глибині різання 3 травня мм, при подачі 1 2 мм /сб різцями, оснащеними пластинкамитвердого сплаву ВК8 головний кут в плані дорівнює 60 стійкість різця повинна бути дорівнює 40 хв. На допускаемую швидкість різання впливають наступні фактори: стійкість інструменту, фізико-механічні властивості оброблюваного матеріалу, подача і глибина різання,геометричні елементи ріжучої частини інстру. На підставі підрахунку допустимої швидкості різання визначають потрібне число подвійних ходів повзуна /ГДВ. При однакових механічних властивостях, що допускається швидкість різання тим менше, чим більшу здатність до наклепу має оброблюваний метал, чим менше йоготеплопровідність і менше величина зерна. Найвищі для цієї групи зносостійкість і допустимі швидкості різання. Якість матеріалу фрези робить істотний вплив на допускаемую швидкість різання. Як залежить число оборотів в хвилинушпинделя від допустимої швидкості різання і діаметра деталі. Размери різця і кути його заточування також впливають на допускаемую швидкість різання: чим масивніше різець, особливо його голівка, тим краще він відводить утворюється при різанні тепло. Неправильно обрані, невідповідні оброблюваному матеріалу кути різця збільшують зусилля різання і сприяють більш швидкому зносу різця. Найбільшчасто оброблюваність визначають інтенсивністю зношування інструменту, що характеризується допускаемой швидкістю різання, значенням виникаючої сили різання і температури і якістю обробленої поверхні. Збільшення в твердому сплаві процентного вмістукарбіду титану поступово збільшує допустимі швидкості різання (фіг. Дослідження нерідко показували закономірне зменшення стійкості різця (або зменшення допустимої швидкості різання) із збільшенням сили різання при обробці різних сталей (фіг. Требавважати, що залежністьР2 - v справедлива лише для певного ряду оброблюваних сталей, але не в загальному випадку. Найбільш, часто оброблюваність визначають інтенсивністю зношування інструменту, що характеризується допускаемой швидкістю різання; величинамивиникаючої сили-різання і температури і якістю обробленої поверхні. З наведених формул видно, що при /1 - н 2 жм ​​допускаемая швидкість різання не збільшується зі зменшенням t, як зазвичай, а зменшується. Така залежність для мінералокераміческіепластинок пояснюється їх занадто малою міцністю. При малих t, коли все навантаження на різальну кромку зосереджується поблизу вершини різця (ножа фрези), замість нормального зносу відбувається їх викришування по вершині або відразу виходить значно більшим (0 3 - 0 4 мм)первісний знос. При збільшенні діаметра фрези D зменшується сила Pz, знижується теплонапряженность процесу, і тому допускаемая швидкість різання v збільшується. З приведеної залежності випливає, що чим більше період стійкості, при інших рівнихумовах, тим менше допускаемая швидкість різання. Інтенсивність зменшення швидкості різання при збільшенні стійкості фрези визначається показником т, величина якого залежить від умов різання. Установка різця при розточуванні. Для визначення поперечногоперетину зрізу, зусилля, з яким знімається стружка з оброблюваної заготовки, потрібної потужності для виконання заданої роботи, вибору допустимої швидкості різання необхідно знати, як визначається глибина різання, подача, товщина і ширина зрізаного шару.  Таким чином, оброблюваність металу як у процесі попередньої, так і остаточної обробки зазвичай оцінюють по здатності зношувати ріжучі кромки інструменту і в більшості випадків визначають за допустимої швидкості різання. Практично найчастішедля визначення оброблюваності використовують швидкість різання, відповідну стійкості, при якій в першому наближенні, можна вважати, досягається мінімальна вартість обробки або максимальна продуктивність. Гаряча твердість і красностойкостьхарактеризують зносостійкість різального інструменту в нагрітому стані і допустимий рівень режимів різання: чим вище гаряча твердість і красностойкость інструментальної сталі, тим вище зносостійкість інструменту і допускаемая швидкість різання. Чимбільше 5 тим більша кількість зубів бере участь в роботі, тим більше сумарна площа поперечного перерізу зрізу, тим більше робота різання і тепловиділення, тим інтенсивніше знос фрези і менше допускаемая швидкість різання. Однак, починаючи з кутів 5 - 10 в більшіймірою позначається зменшення обсягу головки різця, що призводить до погіршення тепловідводу і до більшої температурної концентрації на поверхнях тертя різця, що знижує допускаемую швидкість різання. Поправочні коефіцієнти. /С на швидкість різання в залежності.Однак, починаючи з PI 5 - 10 більшою мірою позначається зменшення обсягу головки різця, що призводить до погіршення тепловідводу і до більшої температурної концентрації на поверхнях тертя різця, що знижує допускаемую швидкість різання. Нижче наводяться поправочнікоефіцієнти /СТ1о на швидкість різання в залежності від допоміжного кута в плані, якщо прийняти швидкість різання при B. Однак, починаючи з ф1 5 - г - 10 більшою мірою позначається зменшення обсягу головки різця, що призводить до погіршення тепловідводу і до більшоїтемпературної концентрації на поверхнях тертя різця, що знижує допускаемую швидкість різання. Нижче дані поправочні коефіцієнти /Сф на швидкість різання в залежності від допоміжного кута в плані, якщо прийняти швидкість різання при рг 10 за одиницю.  Вплив ширини фрезерування на число зубів, що одночасно знаходяться в роботі, для фрези з гвинтовим зубом. Крім того, сам зуб стає менш масивним (при одному і тому ж D), що також сприяє підвищенню температури нагріву дрібного зуба в порівнянні з великим, аотже, і зниження його стійкості або допустимої швидкості різання. Чим менше відстань від траєкторії руху різальної кромки до заготівки на виході зуба (відстань К), тим менше товщина зрізу на виході а2 тим менше тиск в цей момент, тим меншеміцність приварювання стружки, тим менш інтенсивно руйнування і знос зуба, тим вище стійкість, а отже, допускаемая швидкість різання і продуктивність. Конструкція відрізних і прорізних різців. Для підвищення продуктивності обробки застосовуютьвідрізні твердосплавні різці з двома симетрично розташованими ріжучими крайками, що мають кут ф 60 - 70 (рис. 1.210); через велику масу металу у вершин різця і довшою ріжучої кромки термодинамічна навантаження на одиницю довжини різальної кромки для таких різцівменше, ніж для різців з ф 90 а зносостійкість і допускаемая швидкість різання вище. Після вибору діаметра свердла і його подачі вибирають швидкість різання. Допускаемая швидкість різання при свердлінні залежить від матеріалу свердла, його діаметра, вже обраної величиниподачі і матеріалу оброблюваної деталі. Величина подачі при чистовому розточуванні залежить від заданої шорсткості поверхні. Величина допустимої швидкості різання при розточуванні залежить від властивостей оброблюваного матеріалу, матеріалу різця, періоду йогостійкості і значень глибини різання і подачі. Допустима швидкість різання при розточуванні зазвичай менше (приблизно на 10%) швидкості різання, застосовуваної при тих же умовах у разі обточування. Так, наприклад, при розточуванні деталі з сірого чавуну з t 10 мм і s 2 мм /обшвидкість різання v 20 м /хв, а при зовнішньому обточуванні з такими ж глибиною різання і подачею v 23 м /хв. Вплив дійсного межі міцності Sft на швидкість різання їм при торцевому фрезеруванні деформованої стали на феритної основі фрезами Т5К10 (ф 60. V10. А 10 зрізким (ft 0 5. та плавним (k 0 виходом ріжучих крайок. - 2. /1 ​​5 мм. Перехід до фрезерованию з плавним виходом різальних крайок (k 0) дозволяє в різній мірі підвищувати швидкість різання для різних марок сталі та сплавів. Причиною збільшення допускаються швидкостей різання припереході до роботи з плавним виходом ріжучих крайок є зменшення адгезійного зносу в результаті зменшення максимальних тисків в момент виходу різальних крайок з металу, а також зменшення товщини задирки, процес утворення якого супроводжуєтьсяособливо інтенсивним відривом часток інструментального матеріалу. Оброблюваністю називається властивість металу піддаватися обробці різанням. Критеріями оброблюваності є допустима швидкість різання, подача, зусилля різання і чистота обробленоїповерхні. Добре обробляється низьковуглецева сталь, погано - білий чавун. Маючи деякий досвід по наладці токарно-револьверних верстатів, достатньо буває, без попереднього розрахунку, вибрати число обертів шпинделя, яке має налагоджувативерстат, і після цього перевірити чи не виходить при вибраному числі оборотів швидкість різання за межі швидкості, допустимої відповідними нормативами. У деяких нормативах вказується не допускається швидкість різання, а число обертів заготовки даного діаметра зурахуванням усіх факторів, від яких буде залежати число обертів, а отже, і швидкість різання. Подача, як і при роботі різцем із швидкорізальної сталі, більш сильно впливає на стійкість і швидкість різання, ніж глибина різання. У разі обточування сталі, призбільшенні подачі в 3 рази допускаемая швидкість різання зменшується в 1 6 рази. Рассмотренние вище залежно швидкості різання від різних факторів ставилися до нормальних прохідним різцям. При визначенні швидкості різання для різців інших конструкцій зазвичайвиходять з допустимої швидкості різання для нормальних прохідних різців з прямолінійним лезом, змінюючи швидкість в залежності від особливостей конструкції різця. У цьому і полягає основна відмінність розглянутого механізму від кривошипно-шатунного. Цієїособливістю кулісного механізму пояснюється його застосування в поперечно-стругальні верстати, в якому швидкість прямої (робочого) ходу обмежена допускаемой швидкістю різання, а швидкість зворотного (холостого) ходу повинна бути якомога більшою щоб уникнутинепродуктивної втрати часу. При збільшенні числа зубів фрези z збільшується (за інших однакових умов) сумарна довжина активної частини різальних крайок (число зубів, що одночасно знаходяться в роботі), збільшується сумарна площа поперечногоперетину зрізу і відповідно до цього загальна кількість виділеної теплоти. Крім того, сам зуб стає менш масивним (при одному і тому ж D), що також сприяє підвищенню температури нагріву дрібного зуба в порівнянні з великим, а отже, і зниженню йогостійкості або допустимої швидкості різання. Величина ж тиску залежить від товщини зрізу, для зменшення якої на виході зуба з заготівлі та встановлюють фрезу зі зміщенням (аг аЬ фіг. Чим менше відстань від траєкторії руху різальної кромки до заготовки навиході зуба (відстань К), тим менше товщина зрізу на виході (аг), тим менше тиск в цей момент, тим менше міцність приварювання стружки, тим менш інтенсивно руйнування і знос зуба, тим вище стійкість, а отже, допускаемая швидкість різання іпродуктивність. Вплив факторів а і б на кількість образующейся теплоти знижується із зменшенням пластичності оброблюваного матеріалу; вплив фактора в збільшується у зв'язку З посиленням стирається дії задній грані. При обробці крихкихматеріалів, наприклад, чавуну, тепла розвивається менше, ніж при обробці сталі, так як на освіту стружки роботи витрачається менше. Фактор б чинить також і негативний вплив на допускаемую швидкість різання при обробці малопластічних і крихких матеріалів внаслідок концентрації утворюється тепла, характерної для стружки надлому в безпосередній близькості до ріжучої крайки. Для визначення найбільшого значення VK необхідно розрахувати найбільше значення ізад. Воно визначається при розгляді декількох випадків обробки найбільш м'якого з оброблюваних матеріалів найбільш твердим із застосовуваних інструментів при різних значеннях глибини різання і подачі (вимірюваної в мм /об) з урахуванням фактичного діапазону чисел оборотів шпинделя верстата. На підставі прийнятих значень глибини різання і подачі визначаються допустимі швидкості різання і для кожного значення швидкості різання знаходиться число обертів шпинделя при обробці деталі найменшого розрахункового діаметра. Знаючи число обертів шпинделя для кожного значення подачі і глибини різання, знаходять задають подачі. Якщо розрахункове значення числа обертів шпинделя перевищує найбільше число обертів шпинделя верстата, то задаючу подачу визначають при найбільшому числі обертів шпинделя верстата. Найбільш навантаженою частиною у відрізних різців, внаслідок малого кута при вершині в плані, є куточки. З метою підвищення продуктивності при відрізку застосовують відрізні твердосплавні різці з двома симетрично розташованими ріжучими крайками, що мають кут ср 60 - н70 (фіг. Унаслідок великої маси металу у куточків і довшою ріжучої кромки термодинамічна навантаження на одиницю довжини різальної кромки для таких різців менше, ніж для різців з кутом ср 90 а зносостійкість і допускаемая швидкість різання вище. Допоміжний кут в плані також впливає на знос різця, а отже, і на його стійкість. При малому допоміжному вугіллі в плані (ф[5) допоміжна ріжуча кромка приймає велику участь у побічну різанні, що викликає великі тепловиділення і знос різця, а отже, знижує його стійкість. Однак, починаючи з qi 5 - 10 більшою мірою позначається зменшення обсягу головки різця, що призводить до погіршення тепловідводу і до більшої температурної концентрації на поверхнях тертя різця, що знижує допускаемую швидкість різання. Нижче наведені поправочні коефіцієнти /СФ1о на швидкість різання в залежності від допоміжного кута в плані, якщо прийняти швидкість різання при ф; 10 за одиницю.

1.7 Визначення режимів різання при точінні

План

1. Особливості вибору режимів різання для токарних верстатів з ЧПК.

2. Неполадки при токарній обробці та шляхи їх усунення.

3. Техніка безпеки при токарній обробці.

На верстатах токарної групи обробляють різноманітні по формі та розмірах заготовки, які в основному відносяться до класу тіл обертання. В результаті отримують деталі типу валів, які мають довжину в декілька разів більшу від діаметра; типу дисків, у яких діаметр більший від довжини; типу втулок та циліндрів, коли діаметр і довжина одного порядку.

Різниця форм і розмірів заготовок впливає на спосіб їх встановлення і послідовність обробки. Об'єднуючою ознакою всіх цих виробів є те, що вони утворені в основному зовнішніми, внутрішніми та торцевими поверхнями, які мають спільну вісь обертання. Тому при їхній обробці    крім загального завдання отримання заданих розмірів, стоїть технологічне завдання забезпечення співвісності цих поверхонь і точного розташування торців відносно осі деталі. Ці вимоги забезпечуються такими способами встановлення та обробки заготовок на токарних верстатах:

1) обробкою з одного встановлення;

2) обробкою за два встановлення - спочатку зовнішніх поверхонь, а пізніше внутрішніх з базуванням заготовки по зовнішній поверхні (обробка від зовнішньої поверхні);

3) обробкою за два встановлення - спочатку внутрішньої поверхні, а пізніше зовнішньої з базуванням по внутрішній поверхні (обробка від отвору).

Обробка за одне встановлення забезпечує малі відхилення від співвісності і перпендикулярності торців осі деталі.

Обробка від зовнішньої поверхні забезпечує надійне закріплення і передачу великого крутного моменту. Однак точність встановлення заготовки в патроні по зовнішній поверхні низька, тому що на її розміри, як правило, призначають широкі допуски.

Якщо використовується обробка від отвору, то кінцева обробка заготовки проводиться із встановленням її на оправці, що в багатьох випадках забезпечує високу точність розташування поверхонь.

В якості заготовок при обробці на токарних верстатах найчастіше використовують поковки, виливки, штучні заготовки з прокату.

При токарній обробці заготовка затискається в патроні, встановленому на шпинделі верстата і обертається з великою швидкістю, тобто має головний обертальний рух. Інструмент при цьому має поступальне переміщення (рух подачі) вздовж осі заготовки, або в напрямку, перпендикулярному до неї, У випадку, коли ці рухи виконуються ріжучим інструментом одночасно, отримують складнопрофільні поверхні.

Слід запам'ятати, що токарна обробка дозволяє отримувати тільки поверхні обертання. На токарних верстатах в основному використовуються такі інструменти: токарні різці (прохідні, підрізні, відрізні, розточувальні, канавочної тощо) свердла, зенкери, розгортки, плашки, мітчики.

Токарні різці використовують для обточування та розточування простих і складнопрофільних поверхонь, підрізання торців, прорізання пазів, вирізання канавок, відрізання заготовок, нарізання різьби . Для виготовлення отворів в торцевій поверхні заготовок в задню бабку токарного верстата встановлюють свердло. Для покращення якості отриманих отворів їх зенкерують і розгортають. За допомогою плашок і мітчиків нарізають різьбу відповідно зовнішню і внутрішню різьбу.

2.ОБРОБКА ЗАГОТОВОК НА СВЕРДЛИЛЬНИХ І РОЗТОЧУВАЛЬНИХ ВЕРСТАТАХ

2.1 Процеси свердління, розточування, зенкерування, розвертання і застусовуючі інструменти

План

1. Свердла для глибокого свердління (пушенні, ежекторні).

2. Кільцеві (трепануючі) свердла.

3. Заточуваня і контроль геометрії свердла, зенкерів і розверток.

4. Фізичні особливості прцесу свердління. Сили, які діють на свердло. Момент свердління.

5. Розточування отворів. Розточувальні оправки і борштанги. Розточувальні блоки.

6. Класифікація, конструкції і геометричні параметри зенкерів і розверток.

7. Комбіновані стержневі інструменти.

Свердління є одним з найпоширеніших методів одержання отвору різанням. Різальним інструментом тут є свердло, яке дає можливість як одержувати отвір у суцільному

 

матеріалі (свердління), так і збільшувати діаметр уже просвердленого отвору (розсвердлювання).

Під час свердління оброблювану деталь закріплюють на столі свердлильного верстата прихватами, у лещатах, на призмах і т. п., а зверху надають двох сумісних рухів (рис. 152) — обертального за стрілкою V і поступального (направлений вздовж осі свердла) за стрілкою 5. Обертальний рух свердла називається головним (робочим) рухом. Поступальний рух вздовж осі свердла називається р у- хом подачі.

Свердла для глибокого свердління застосовуються на спеціальних верстатах для одержання точних отворів Рис. 152. Робота свердла малого діаметра. Під глибоким свердлін- під час свердління.ням звичайно розуміють свердління отво

рів, довжина яких перевищує їх діаметр у 5 раз і більше. Центрові свердла (рис. 153,г) застосовуються для одержання центрових заглиблень на оброблюваних деталях.

Свердління застосовується під час виконання багатьох слюсарних робіт. Воно виконується на приводних свердлильних верстатах і вручну — ручними дрилями, з допомогою механізованого інструменту — електричними і пневматичними дрилями, а також електроіскровим і ультразвуковим методами.

Свердла, їх конструкції і призначення. Зд конструкцією і призначенням свердла поділяються на ряд видів.

Перові свердла являють собою простий різальний інструмент (рис. 153,а). Вони застосовуються головним чином у тріскачках і ручних дрилях для свердління невідповідальних отворів діаметром до 25 мм.

Спіральні свердла з циліндричними і конічними хвостовиками (рис. 153,6, в) використовуються як для ручного свердління, так і для роботи на верстатах (свердлильних, револьверних і ін.).

Свердла для глибокого свердління застосовуються на спеціальних верстатах для одержання точних отворів малого діаметра. Під глибоким свердлінням звичайно розуміють свердління отворів, довжина яких перевищує їх діаметр у 5 раз і більше.

Центрові свердла (рис. 153, г) застосовуються для одержання центрових заглиблень на оброблюваних деталях.

Комбіновані свердла дають можливість провадити одночасну обробку одноосьових отворів (рис. 153,5), а також одночасне свердління і зенкування або розвірчування отворів (див., наприклад, рис. 153,е).

 Для виготовлення свердел, як правило, застосовують такі інструментальні матеріали: вуглецеву інструментальну сталь марок У10А і У12А, леговані сталі — хромисту марки X і хромокрем- нисту 9ХС; швидкорізальну сталь марок Р9 і Р18. В останні роки для цієї мети застосовують також металокерамічні тверді сплави марок ВК6, ВК8 і Т15К6.

Свердла з швидкорізальних сталей виготовляють зварними: робочу частину — з швидкорізальної сталі, а решту — з менш дорогої конструкційної сталі. Найпоширенішими є спіральні свердла з швидкорізальних сталей.

Елементи і геометричні параметри спірального свердла. Спіральне свердло має робочу частину, шийку, хвостовик для кріплення свердла в шпинделі верстата і лапку, що є упором під час вибивання свердла з гнізда шпинделя (рис. 154,а). Робоча частина, в свою чергу, поділяється на різальну і напрямну.

Різальна частина, на якій розміщені всі різальні елементи свердла, складається: з двох зуб’їв (пер), утворених двома спіральними канавками для відведення стружки (рис. 154,6); перемички (серцевини) — середньої частини свердла, що з’єднує обидва зуби (пера); двох передніх поверхонь, по яких збігає стружка, і двох задніх поверхонь; двох стрічечок, призначених для направлення свердла, калібрування отвору і зменшення тертя свердла об стінки отвору; двох головних різальних кромок, утворених перетином передніх і задніх поверхонь і виконуючих основну роботу різання; поперечної кромки (перемички), утвореної перетином обох задніх поверхонь. На зовнішній поверхні свердла між краєм стрічечки і канавкою розташована трохи заглиблена частина, що йде по гвинтовій лінії, яка називається спинкою зуба.

 

Зменшення тертя свердла об стінки просвердлюваного отвору досягається також тим, що робоча частина свердла має зворотний конус, тобто діаметр свердла біля різальної частини більший, ніж на другому кінці, біля хвостовика. Різниця між величиною цих діаметрів становить 0,03—0,12 мм на кожні 100 мм довжини свердла.

У свердел, оснащених пластинками твердих сплавів, зворотна конусність приймається від 0,1 до 0,3 мм на кожні 100 мм довжини.

До геометричних параметрів різальної частини свердла (рис. 155) відносяться: кут при вершині свердла, кут нахилу гвинтової канавки, передній і задній кути, кут нахилу поперечної кромки (перемички).

Кут при вершині свердла 2ср розміщений між головними різальними кромками. Він дуже впливає на роботу свердла. Величина цього кута вибирається залежно від твердості оброблюваного матеріалу і коливається в межах від 80 до 140°;для сталей, чавунів і твердих бронз 2ср = 116-И18°; для латуней і м’яких бронз 2ф = 130°; для легких сплавів — дуралюміну, силуміну, електрону і бабіту 2ф = 140°; для червоної міді 2ф = 125°; для ебоніту і целулоїду 2ф = 80-т-90°.

Для підвищення стійкості свердел діаметром 12 мм і більше застосовують подвійну заточку свердел; при цьому головні різальні кромки мають форму не прямої, як при звичайному заточуванні (рис. 155,а), а ламаної лінії (рис. 155,6). Основний кут 2ф = 116-і- -т-1180 (для сталей і чавунів), а другий кут 2ф0= 70-г-75°.

 

свердло (особливо малого діаметра) із збільшенням кута нахилу гвинтової канавки ослаблюється. Тому у свердел малого діаметра цей кут роблять меншим, ніж у свердел великого діаметра.

Кут нахилу гвинтової канавки повинен вибиратися залежно від властивостей об- j$ роблюваного металу. Для обробки, наприклад, червоної Рис. 155. Кут нахилу гвинтової канавки позначається буквою омега о> (рис. 155,а). Із збільшенням цього кута процес різання полегшується, поліпшується вихід стружки. Алеміді і алюмінію цей кут треба брати в межах 35—40°, а для обробки сталі ш = 25° і менше.

Якщо розсікти спіральне свердло площиною, перпендикулярною до головної різальної кромки, то ми побачимо передній кут (див. переріз Б—Б на рис. 155,в).

Передній кут ^ (гамма) у різних точках різальної кромки має різну величину: він більший біля периферії свердла і помітно менший біля його осі. Так, якщо біля зовнішнього діаметра передній кут y = 25-КЗО®, то біля перемички він близький до 0°. Непостійність величини переднього кута відноситься до недоліків спірального свердла і є однією з причин нерівномірного і швидкого його спрацювання.

Задній кут свердла а (альфа) передбачений для зменшення тертя задньої поверхні об поверхню різання. Цей кут розглядається в площині А—А, паралельній осі свердла (рис. 155,в). Величина заднього кута також змінюється в напрямі від периферії до центра свердла; біля периферії він дорівнює 8—12°, а біля осі а = 2(Н-26°.

Кут нахилу поперечної кромки ф (псі) для свердел діаметром від 1 до 12 мм коливається від 47 до 50° (рис. 155,в), а для свердел діаметром понад 12 мм ф =55°.Свердла, оснащені пластинками твердих сплавів, порівняно з свердлами, виготовленими з сталей, мають меншу довжину робочої частини, більший діаметр серцевини і менший кут нахилу гвинтової канавки. Ці свердла мають високу стійкість і забезпечують більш високу продуктивність. Особливо ефективне застосування свердел з пластинками твердих сплавів під час свердління і розсвердлювання чавуну, твердої сталі, пластмас, скла, мармуру та інших твердих матеріалів.

Свердла, оснащені пластинками твердих сплавів, випускаються чотирьох типів: спіральні з циліндричним хвостовиком (рис. 156,а); спіральні з конічним хвостовиком (рис. 156,6); з прямими канавками і конічним хвостовиком (рис. 156,б) і з косими канавками і циліндричним хвостовиком (рис. 156,2).

 

Процес різання під час свердління. У процесі свердління під діянням сили різання різальні поверхні свердла стискують частинки металу, що до них прилягають, і коли тиск, створюваний свердлом, перевищить сили зчеплення частинок металу, починають утворюватись елементи стружки, і вона відділяється.

Під час свердління в’язких металів (сталь, мідь, алюміній і ін.) окремі елементи стружки, щільно зчіплюючись між собою, утворюють безперервну стружку, що завивається в спіраль (див. рис. 152). Така стружка називається зливною. Якщо оброблюваний метал крихкий, наприклад чавун або бронза, то окремі елементи стружки надламуються і відокремлюються один від одного. Така стружка, що складається з окремих роз’єднаних між собою елементів (лусочок) неправильної форми, носить назву стружки надлому.

У процесі свердління розрізняють такі елементи різання: швидкість різання, глибина різання, подача, товщина і ширина стружки (рис. 157).

Головний робочий рух свердла (обертальний) характеризується швидкістю різання.

Швидкість різання — це шлях, що проходить у напрямі головного руху найбільш віддалена від осі інструмента точка різальної кромки за одиницю часу. Прийнято швидкість різання позначати латинською буквою V і вимірювати в метрах за хвилину.Подачею при свердлінні називається переміщення свердла вздовж осі за один оберт. Вона позначається буквою 5 і вимірюється в мм/об. Свердло має дві головні різальні кромки. Отже, подача на одну різальну кромку буде виражена

Для характеристики величини переміщення свердла за хвилину іноді визначають подачу за хвилину

Правильний вибір подачі має велике значення для підвищення стійкості інструмента. Величина подачі під час свердління і розсвердлювання залежить від заданої чистоти і точності обробки, твердості оброблюваного матеріалу, міцності свердла і жорсткості системи верстат — інструмент — деталь.

Глибиною різання / при свердлінні отворів є відстань від стінки отвору до осі свердла (тобто радіус свердла)

При розсвердлюванні (рис. 157,6) глибина різання / визначається як половина різниці між діаметром О свердла і діаметром (і раніше обробленого отвору:

Товщина зрізу (стружки) а вимірюється у напрямі» перпендикулярному до різальної кромки свердла. Ширина зрізу Ь вимірюється вздовж різальної кромки і дорівнює її довжині

Таким чином, площа поперечного перерізу стружки стає більшою із збільшенням діаметра свердла, а для даного свердла — із збільшенням подачі.

Оброблюваний матеріал чинить опір різанню і видаленню стружки. Для здійснення процесу різання до інструмента повинні бути прикладені сила подачі Ро, що перевищує сили опору матеріалу осьовому переміщенню свердла, і крутний момент Мкр, необхідний для подолання моменту опору М і для забезпечення головного обертального руху шпинделя і свердла.

Сила подачі Рь під час свердління і крутний момент залежать від діаметра свердла й, величини подачі і властивостей оброблюваного матеріалу: наприклад, із збільшенням діаметра свердла і подачі вони також збільшуються.

Потужність, потрібна для різання під час свердління і розсвердлювання, складається з потужності, що витрачається на обертання інструмента, і потужності, затрачуваної на подачу інструмента. Оскільки потужність, потрібна для подачі свердла, надзвичайно мала порівняно з потужністю, яка витрачається на обертання свердла у процесі різання

Знаючи потужність, що затрачується на різання, легко підрахувати і потрібну потужність електродвигуна верстата Nм* яка забезпечить проведення процесу різання під час свердління в певних умовах роботи

Стійкістю свердла називається час його безперервної (машинної) роботи до затуплення, тобто між двома переточуваннями. Стійкість свердла звичайно вимірюється у хвилинах.

У процесі різання під час свердління виділяється велика кількість тепла внаслідок деформації металу, тертя стружки, що виходить по канавках свердла, тертя задньої поверхні свердла об оброблювану поверхню і т. ін. Основна частина тепла виноситься стружкою, а решта розподіляється між деталлю і інструментом. Щоб запобігти затупленню і передчасному спрацюванню під час нагрівання свердла у процесі різання застосовують мастильно-охолодну рідину, яка відводить тепло від стружки, деталі та інструмента.

До охолодних рідин, якими користуються під час свердління металів, належать мильна і содова вода, масляні емульсії та ін.

Вибір режимів різання під час свердління полягає у визначенні такої подачі і швидкості різання, при яких процес свердління деталі виявляється найбільш продуктивним і економічним.

Теоретичний розрахунок елементів режиму різання провадиться за нормативами, що діють на заводі, або по довідниках у такому порядку: вибирають подачу, потім підраховують швидкість різання і по швидкості різання встановлюють число обертів свердла. Потім вибрані елементи різання перевіряють по міцності слабкої ланки механізму головного руху і потужності електродвигуна верстата.

 

Звичайно у виробничих умовах під час вибору елементів режиму різання, свердління, зенкерування, розвірчування і ін. користуються готовими даними технологічних карт.

Спрацювання і заточування свердел. Спрацювання свердел із швидкорізальної сталі відбувається по задній поверхні, стрічечках і кутах, а іноді і по передній поверхні (рис. 158, а).

Задня поверхня свердла спрацьовується в результаті тертя об поверхню різання, передня — в результаті тертя об стружку, що утворюється. Свердло, що затупилося, у процесі роботи дає характерний рипучий звук, що свідчить про необхідність направити свердло на переточування.

Форма заточування впливає на стійкість свердла і швидкість різання, яку допускає свердло. Розрізняють такі форми заточки свердел: нормальну одинарну і подвійну заточку, заточку з підточ- кою перемички, з підточкою стрічечки та ін. (табл. 9). При подвійній заточціна заборному конусі свердла утворюється друга затилована частина, що має кут при вершині Стійкість свердла з подвійною заточкою під час обробки сталі збільшується у 2,5—3 рази порівняно з свердлом нормальною заточкою.

Підточування стрічечки провадиться на довжині 1,5—4 мм зніманням затилка під кутом 6—8° з утворенням вузької фаски завширшки 0,2—0,3 мм, потрібної для запобігання защемлення і поломки свердла (рис. 158,6). З таким заточуванням стійкість свердла щодо спрацювання під час обробки в’язких сталей збільшується у 2—3 рази.

Підточування перемички складається з утворення додаткових виїмок біля вершини свердла з обох боків вздовж його осі на довжині 3—15 мм (рис. 158,а), після чого довжина перемички скорочується до 0,1 £. При цьому значно зменшується сила подачі Ро9 а стійкість свердла збільшується у 1,5 раза.

Багато новаторів виробництва працюють над удосконаленням конструкції свердел для підвищення їх стійкості.

Свердла заточуються у заточувальних майстернях фахівцями- заточувальниками на спеціальних верстатах.

 

У ряді випадків заточування свердел провадять на простих заточувальних верстатах (точила), обладнаних спеціальним пристроєм(рис. 159,а). Під час заточування вручну свердло тримають лівою рукою якомога ближче до різальної частини (конуса), а правою рукою — за хвостовик (рис. 159,6). Притискуючи різальну кромку свердла до бічної поверхні заточувального круга, повільним рухом правої руки покачують свердло

 домагаючись, щоб його задня поверхня дістала правильний нахил і набула належної форми. Знімати треба невеликі шари металу при слабкому натискуванні свердлом на круг.

Треба стежити за тим, щоб різальні кромки мали однакову довжину і були заточені під однаковими кутами. Свердло з різальними кромками різної довжини або з різними кутами нахилу може зламатися або просвердлити отвір більшого діаметра. Після заточування задньої поверхні свердла його головні різальні кромки повинні бути прямолінійними.

Правильність заточування свердел перевіряють спеціальним шаблоном (рис. 159,в).