1.4.Изменение геометрии в процессе обработки
Процесс резания осуществляется перемещением режущего инструмента относительно поверхности обрабатываемой заготовки. Количество движений, с помощью которых производится процесс резания, является различным. Сочетание движений, сообщаемых механизмом станка в процессе резания инструменту и обрабатываемой заготовке, представляет кинематическую схему резания. В процессе резания передние и задние углы получают некоторые изменения в связи со следующими обстоятельствами:
Наличие интегрального движения формообразования, которое характеризуется скоростями резания , и подачи
(рис. 1.10). Результирующая скорость
,
.
Плоскость резания изменяет свое
положение на угол
.
Это изменение в обычных случаях
незначительно
,
.Значение углов и будут меняться в процессе резания при подъёме или опускании точек режущей кромки относительно линии центров, а значение углов и – в зависимости от расположения оси резца относительно оси заготовки. Так при наружном точении в случае установки режущей кромки выше линии центров станка изменяется положение плоскости резания, при этом угол увеличивается, а угол уменьшается. На рисунке 1.11 приведено изменение геометрии резцов при установке вершины резца выше линии центров.
Рис. 1.10. Разложение скоростей
Рис. 1.11. Изменение геометрии резца при установке его вершины выше линии центров
-
плоскость резания в начальный момент
времени,
-
плоскость резания при поднятии резца
на величину
над линией центров при угле поворота,
.
При установке резца ниже линии центров значение переднего угла будет уменьшаться, а заднего увеличиваться.
Вопрос установки резца относительно линии центров имеет большое значение при обработке расточным резцом внутренних поверхностей (рис. 1.12).
От установки резца зависит изменение углов в плане, которые могут не совпадать со значениями указанными на чертеже. В основном это вызвано такой установкой резца на станке, при котором боковая поверхность резца становится не перпендикулярной к оси детали.
Рабочим
главным углом в плане
принято называть угол между главной
режущей кромкой и направлением движении
подачи (рис. 1.13).
Рис. 1.12. Изменение геометрии расточного резца при установке его вершины выше линии центров
где
- угол, на который боковая плоскость
резца повернута относительно перпендикуляра
к оси заготовки.
Рис. 1.13. Рабочие углы в плане
В процессе резания изменяется также и угол наклона главной режущей кромки. Это объясняется сложным относительным движением инструмента и заготовки, в результате чего изменяется положение поверхности резания.
1.5. Элементы режима резания и сечение срезаемого слоя при продольном точении
Для осуществления процесса обработки материалов резанием необходимо, чтобы заготовка и режущий инструмент перемещается относительно друг друга. В металлорежущих станках различают два вида основных формообразующих движений:
главное формообразующее движение – скорость отделения стружки или скорость резания;
формообразующее движение подачи обеспечивает непрерывность врезания режущей кромки инструмента в новые слои металла и определяющее поперечное сечение стружки. При обработке на токарных станках главным движением являются вращение заготовки, движение подачи – поступательное перемещение резца;
вспомогательное движение, к которому относятся установка и закрепление заготовки, подвод и отвод инструмента.
Элементами режима резания при точении является скорость резания, глубина и подача.
Скорость резания (при токарной обработке) – это путь перемещения в единицу времени обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей кромки инструмента. При подсчете скорости резания учитывают лишь окружную скорость вращения детали, скорость движения подачи не учитывается ввиду малости.
Скорость резания при точении, м/мин:
где
- диаметр заготовки,
- число оборотов
в минуту.
Рекомендуемые
скорости резания при обработке стали
м/мин, при обработке алюминия
рекомендуемая скорость резания до 500
м/мин.
Подачей
– называют перемещение резца за один
оборот заготовки. Продольная подача
направлена вдоль оси центров станка,
поперечная – перпендикулярно оси
центров станка. При черновой обработке
мм/об.
Чистовая обработка
мм/об.
Минутная подача
мм/мин
Глубина резания
– это величина сжимаемого слоя металла,
рассматриваемая как расстояние между
обрабатываемой и обработанной поверхностям
детали, измеренное по нормали к последней.
При точении глубина резания определяется
по формуле
где D и d – диаметры соответственно заготовки и детали в мм.
Как правило, при
точении глубина резания составляет
.
При черновом точении с уменьшением
скорости увеличивается подача и глубина
резания. При чистовом точении с увеличением
скорости подача и глубина резания
уменьшаются.
Штучное время
–
это время, затрачиваемое на выполнение
определенной операции над одной
заготовкой. Штучное время включает в
себя машинное время (основное),
вспомогательное время (необходимое на
установку и закрепление заготовки,
подвод и отвод режущего инструмента и
т.д.) и время на организационное и
техническое обслуживание
Основное время (машинное) – это время, затраченное непосредственно на осуществление технологического процесса, т.е. на изменение формы и размеров заготовки и получение поверхности детали заданного качества. Машинное время составляет 40-50% от штучного времени
где
-
общая длина прохода режущего инструмента
в направлении подачи, мм;
S – подача инструмента, мм/об;
i – число проходов,
n – число оборотов в минуту.
Резец перемещается
вдоль оси детали с минутной подачей
(мм/мин).
Траекторией
рабочего движения любой точки главной
режущей кромки является винтовая линия
с винтовым параметром
.
В данном случае под винтовым параметром
будет пониматься путь, совершаемый
резцом при повороте заготовки на
.
Поверхность резания
представляет собой конволютную винтовую
поверхность, если
,
и архимедову винтовую поверхность при
.
За один оборот детали резец переместится
на величину S и поверхность
резания из положения 1 переместится в
положение 2. Если слой материала,
расположенный между поверхностями 1 и
2 и превращающийся в стружку, рассечём
плоскостью, проходящей через ось детали,
то в сечении получим приблизительно
параллелограмм с перпендикулярным
основанием S и высотой t,
стороны которого наклонены под углом
φ (рис. 1.14). Он называется сечением
срезаемого слоя.
Заштрихованная площадь ABCD – это площадь сечения срезаемого слоя.
Сечение срезаемого слоя характеризуется технологическими и физическими параметрами. Технологические параметры срезаемого слоя – глубина и подача , физические – ширина «b» и толщина «a».
Ширина срезаемого слоя «b» – это расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, которое измерено вдоль режущей кромки.
Рис. 1.14.Схема определения сечения срезаемого слоя
Толщина срезаемого слоя «a»– это расстояние, измеренное по нормали к ширине среза между двумя последовательными положениями поверхности резания за один оборот заготовки.
Технологические и физические параметры срезаемого слоя связаны между собой соотношениями
.