2.1. Методы обработки на станке.

Точение является процессом прида­ния определенной формы вращающей­ся заготовке однолезвийным или мно­голезвийным режущим инструментом. Снятие металла (см. рис. 1) происхо­дит благодаря сочетанию главного движения v (вращение шпинделя) с движением подачи s (движение резцо­вого суппорта).

При токарной обработке можно получить детали с цилиндрическими, коническими, фасонными и плоскими поверхностями; можно нарезать резь­бу, делать фаски, галтели и др. (рис. 21, 22). Инструментами для точения являются резцы, сверла, зенкеры, раз­вертки, метчики и др. Основным инст­рументом является резец.

Рис. 21. Виды поверхностей, получаемые точением: 1 — цилиндрическая, 2 — галтель, 3 — фаска, 4 —плоская (торцовая), 5 — фасонная, 6 — коническая, 7 — резьбовая

Рис. 22. Типовые детали, получаемые то­чением: 1 — ступенчатый вал, 2 — шкив, 3 — зубчатое ко­лесо

Сверление представляет собой про­цесс удаления металла для получения отверстий. Процесс сверления вклю­чает два движения: вращение инстру­мента V (рис. 48) или детали вокруг оси и подачу S вдоль оси. Режущие кромки сверла срезают тонкие слои металла с неподвижно укрепленной де­тали,  образуя   стружку, которая, скользя по спиральным канавкам сверла, выходит из обрабатываемого отверстия. Сверло является многолез­вийным режущим инструментом. В ре­зании участвуют не только два главных лезвия, но и лезвие перемычки, также два вспомогательных, находя­щихся на направляющих ленточках сверла, что очень усложняет процесс образования стружки. При рассмотрении схемы образования стружки при сверлении хорошо видно, что условия работы режущей кромки сверла в раз­ных точках лезвия различны. Так, пе­редний угол наклона режущей кромки у (рис. 49),

Рис. 48.  Схема ре­зания при сверлении. Силы,  действующие на сверло

Рис. 49. Образование стружки при сверлении

расположенный ближе к периферии сверла (сечение А—А), является положительным. Режущая кромка работает в сравнительно лег­ких условиях.

Передний угол наклона режущей кромки, расположенный дальше от пе­риферии, ближе к центру сверла (сечение В—В), является отрицатель­ным. Режущая кромка работает в бо­лее тяжелых условиях, чем расположенная ближе к периферии.

Резание поперечной режущей кром­кой (сечение С—С) представляет со­бой процесс резания, близкий к выдавливанию. При сверлении по сравнению с точением значительно хуже условия отвода стружки и подвода охлаждаю­щей жидкости; имеет место значитель­ное трение стружки о поверхность ка­навок сверла, трение стружки и свер­ла об обработанную  поверхность; вдоль режущей кромки возникает рез­кий перепад скоростей резания — от нуля до максимума, в результате чего в различных точках режущей кромки срезаемый слой деформируется и сре­зается с разной скоростью; вдоль ре­жущей кромки сверла деформация различна — по мере приближения к периферии деформация уменьшается. Эти особенности резания при сверле­нии создают более тяжелые по сравне­нию с точением условия стружкообразования, увеличение тепловыделения и повышенный нагрев сверла. Если же рассматривать процесс стружкообразования на отдельных микро участках режущей кромки, то упругие и плас­тические деформации, тепловыделение, наростообразованне, упрочнение, износ инструмента здесь возникают по тем же причинам, что и при точении. На температуру резания при сверлении скорость резания имеет большее влия­ние, чем подача.

Сущность процесса фрезерования. Фрезерование — процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки. Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы v (рис. 33). Скорость главного движения определяет скорость вращения фрезы. Движением по­дачи s при фрезеровании является по­ступательное перемещение обрабаты­ваемой  заготовки  в  продольном,

Рис. 33. Схемы фрезерования:

а — цилиндрическое, б и в—торцовое фрезерование; 1—обработанная поверхность, 2-ось вращения фрезы, 3 — обрабатываемая поверхность, 4— стружка, 5 — заготовка, 6 — нож фрезы.

поперечном или вертикальном направ­лениях. Процесс фрезерования являет­ся прерывистым процессом. Каждый зуб фрезы снимает дружку перемен­ной толщины. Операции фрезерования могут быть подразделены на два типа: а) цилиндрическое фрезерование (рис. 33, а); б) торцовое фрезерование (оис. 33, б и в).

При цилиндрическом фрезеровании резание осуществляется зубьями, рас­положенными на периферии фрезы, и обработанная поверхность 1 является плоскостью, параллельной оси враще­ния фрезы 2.

Н а рис. 33, а показана фреза с пря­мым зубом. Наряду с прямозубыми применяются фрезы с винтовыми зубьями (рис.34).

Рис. 34. Фрезерование цилиндрической винтовой фрезой: В — ширина фрезерования, t — глубина фрезерования, s— наибольшая толщина среза

При торцовом фрезеровании (см. рис. 33) резание осуществляется пери­ферийными и торцовыми режущими кромками зубьев. Толщина среза уве­личивается к центру среза и уменьша­ется в месте выхода фрезы из контак­та с заготовкой. Начальная и конечная толщина среза зависит от отношения ширины заготовки к диаметру фрезы. Изменение толщины среза зависит также от симметричности расположе­ния фрезы относительно заготовки. Большинство других процессов фрезе­рования являются комбинацией ци­линдрического и торцового методов фрезерования.

Особенности стружкообразования при фрезеровании. Процесс образо­вания стружки при фрезеровании со­провождается теми же явлениями, что и при точении. Это деформации, теп­лообразование, образование нароста, вибрации, износ инструмента и др. Но при фрезеровании имеются свои осо­бенности. Резец при точении находит­ся под постоянным действием стружки вдоль всей длины обработки. При фрезеровании зуб за один оборот фре­зы находится под действием стружки незначительное время. Большую часть оборота зуб не участвует в резании, за ^о время он охлаждается, что положительно отражается на его стойко­сти. Вход зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой сопровождается ударом о его режущую кромку; ударная нагрузка снижает стойкость зуб; фрезы.

Фрезерование против подачи и по подаче. При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное фрезерование — против подачи и попутное—фрезерование по подаче. Когда окружная скорость фрезы противоположна на правлению подачи (рис. 35,а), процесс

Р ис. 35. Фрезерование против подачи (о) и по подаче (б)

фрезерования называется встреч­ным. Толщина среза изменяется от ну­ля (в точке А) до максимальной вели­чины при выходе зуба из контакта с заготовкой (в точке В). Когда направ­ление окружной скорости фрезы и ско­рости подачи совпадают (рис. 35,6), процесс фрезерования называется «по­путным» фрезерованием. При этом способе фрезерования толщина среза изменяется от максимального значения в точке В в начале входа зуба в кон­такт с заготовкой до нуля в точке А (при выходе зуба из контакта с заго­товкой) .

Встречное фрезерование характери­зуется тем, что нагрузка на зуб уве­личивается постепенно, так как тол­щина среза изменяется от нуля при входе до максимума при выходе зуба из заготовки. Зуб фрезы работает из-под корки, выламывая корку снизу, фреза «отрывает» заготовку от стола, приподнимая вместе с ней и стол стан­ка, увеличивая зазоры между направ­ляющими стола и станины, что при значительных нагрузках приводит к дрожанию и увеличению шероховато­сти обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании заго­товка прижимается к столу, выбирая имеющиеся зазоры в направляющих стола и станины. Зуб фрезы начинает работать с наибольшей толщиной и сразу подвергается максимальной на­грузке.

Равномерность     фрезерования. В процессе фрезерования прямозубой фрезой зуб фрезы входит в контакт с обрабатываемой заготовкой и выходит из него сразу по всей ширине фрезеро­вания. Может оказаться, что в работе будет находиться только один зуб пря­мозубой фрезы, т. е. когда впереди идущий зуб уже вышел из контакта с обрабатываемой заготовкой, а следую­щий за ним зуб не вышел в контакт. В этом случае площадь поперечного сечения среза будет изменяться от ну­левого значения до максимального с последующим падением до нуля или от максимального значения до нуля. Также неравномерно будет изменять­ся сила резания, а следовательно, бу­дет неравномерная периодическая на­грузка на станок, инструмент и обра­батываемую заготовку. Это явления носит название неравномернос­ти фрезерования. На рис. 36

Рис. 36. Схема работы  однозубой (условной) фрезой

показана упрощенная схема работы прямозубой фрезы. На фрезе условно показан один зуб. Зуб врезается в за­готовку сразу по всей ширине фрезеро­вания. Фреза испытывает толчок. При дальнейшем повороте фрезы толщина стружки будет постепенно увеличи­ваться (положения 2, 3, 4), будет уве­личиваться и сила резания. На участ­ке 4—5 зуб фрезы одновременно выхо­дит из обрабатываемого металла, и си­ла резания быстро уменьшается до нуля.

Как видно, нагрузка на зуб фрезы в процессе резания резко изменяется. Чем большее число зубьев будет уча­ствовать в работе одновременно, тем более равномерным будет фрезерование. На рис. 37 показана схема рабо­ты цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями. Зуб такой фрезы врезается в

Рис. 37. Схема работы фрезы с винтовым зубом

обрабатываемую деталь не сразу по всей длине, а постепенно. На участке 1—3 площадь сечения срезаемого слоя (заштрихована) увеличивается, а зна­чит, увеличивается и сила резания. На участке 3—4площадь сечения срезаемого слоя и силы резания оказываются постоянными. При дальнейшем движении зуба (участок 4—6) площадь сечения срезаемого слоя и сила резания постепенно уменьшаются. Таким образом, изменение силы резания при работе винтового зуба происходит более плавно, а на некоторых участках сила резания постоянна.

Для обеспечения равномерности фрезерования в работе одновременно должно участвовать не меньше двух зубьев фрезы. Каждый следующий зуб должен вступать в работу в тот момент, когда предыдущий начинает выходить из металла. Для выполнения этого условия нужно, чтобы в тот мо­мент, когда один из двух зубьев попал в положение 6, второй зуб был в по­ложении 1. Это возможно, если расстояние   между двумя соседними зубьями фрезы, измеренное вдоль её оси (осевой шаг), должно быть равной ширине фрезерования В (см. рис. 34). Если в работе одновременно участвует более двух зубьев, то осевой шаг должен укладываться по ширине фрезерования целое число раз. Необходимым условием равномерного фрезеро­вания является равенство или кратность (в целых числах) ширины фре­зерования В осевому шагу фрезы.

П ри торцовом фрезеровании всег­да имеет место неравномерность фрезерования. Чем больше число одновременно работающих зубьев торцовой фрезы и чем больше отношение шири­ны фрезерования к диаметру фрезы, тем больше будет равномерность фре­зерования.

Устройство фрез и их назначение

Фреза — многозубый инструмент, представляющий собой тело вращения, на образующей поверхности которого, а иногда на торце расположены режу­щие зубья. На рис. 38 показаны основные типы фрез и поверхности, которые ими обрабатывают.