3.3 Обработка металлов резанием

Обработкой металлов резанием называется процесс, при котором режущим инструментом снимается слой материала заготовки для получения детали нужной формы, заданных размеров и шероховатости (чистоты обработки). На металлорежущих станках получают окончательно готовые, не требующие дальнейшей обработки детали. В качестве заготовок используются отливки, поковки, штамповка, сортовой прокат и другие материалы.

При обработке резанием заготовка и режущий инструмент совершают определенные движения. Они подразделяются на рабочие движения, в процессе которых происходит снятие стружки, и вспомогательные - для подготовки узлов станка к этому процессу. Рабочее движение подразделяется на главное - снятие стружки резцом и подачи - перемещение резца в направлении обработки заготовки. Например, при сверлении вращение сверла является главным движением, а перемещение сверла вдоль оси является движением подачи.

Оборудование для обработки резанием - металлорежущие станки, в зависимости от кинематики движения инструмента и заготовки подразделяется на 10 групп, среди которых основными являются:

токарные;

сверлильные и расточные;

фрезерные;

шлифовальные и заточные;

строгальные, долбежные и протяжные;

зубообрабатывающие;

Основное требование к станку - точность реализации заданной кинематики движений. Так как в процессе резания на инструмент и заготовку действуют значительные усилия, то станок должен обладать существенной жесткостью, иначе точность получаемой поверхности будет ухудшаться. Станки выполняются, поэтому достаточно массивной конструкции, а их подвижные элементы выполняются с высочайшей точностью.

Токарная обработка известна многие столетия, но образ токарного станка, в основном соответствующего сегодняшнему облику, появился в 18 веке. Токарные станки - самый распространенный тип металлорежущего оборудования, что связано с простотой их кинематики, заимствованной в древности, по-видимому, от гончарного круга.

Основным признаком этой схемы обработки является вращение заготовки при поступательном движении инструмента.

Кинематической особенностью фрезерования является вращение инструмента и поступательное или сложное движение заготовки. При фрезеровании происходит прерывистое нагружение лезвий инструмента, что приводит к значительным динамическим усилиям и является причиной возникновения вибраций. Поэтому при фрезеровании сечение среза одним лезвием инструмента существенно меньше, чем при точении. При фрезеровании в большей степени, чем при точении, геометрия обработанной поверхности зависит от формы инструмента. Типаж фрез очень широк, а кинематика процесса позволяет получать сколь угодно сложные поверхности.

Для реализации различных схем шлифования существует широкий типаж шлифовальных станков, определяемых обычно по виду получаемых поверхностей (плоскошлифовальные, круглошлифовальные, внутришлифовальные, зубошлифовальные, заточные и др. шлифовальные станки). Характерной особенностью процессов шлифования является высокая скорость главного движения Dг (обычно 30-80м/с, иногда до 300м/с). Глубина же резания и подача обычно не велики и действующие на заготовку и инструмент силы незначительны. Поэтому шлифованием можно получить наиболее высокую точность обработки при минимальной шероховатости поверхности (до 3-4 квалитета точности, Ra до 0,1мкм).

Строганием и долблением обрабатывают плоские поверхности, а также различные пазы и канавки. Особенность строгальных станков состоит в том, что главное движение у них прямолинейное возвратно - поступательное, а движение подачи совершается периодически только к моменту начала очередного рабочего хода ползуна или стола.

Строгальные станки подразделяются на поперечно - строгальные, продольно - строгальные и долбежные. Долбежные станки выпускаются с наибольшим ходом ползуна от 160 до 1000 мм. В отличие от поперечно - строгального станка у долбежного ползун с резцом движется в вертикальном, а не в горизонтальном направлении.

Протягиванием обрабатывают различные формы: сквозные отверстия, сквозные пазы и полуоткрытые отверстия, наружные поверхности разнообразного контура, тела вращения. Протяжные станки бывают вертикальные и горизонтальные и разделяются на станки для внутреннего и наружного протягивания. Для наружного протягивания обычно применяют вертикальные станки.

Сверлильные и расточные станки применяются для сверления. Рассверливания, растачивания и развертывания отверстий, а также для подрезания бобышек и плоскостей, нарезания резьбы и пр. Основными инструментами, используемыми на сверлильных станках, являются сверла, зенкеры, развертки и метчики, а на расточных ещё резцы.

Наиболее широкое применение получили токарные, фрезерные и многоцелевые станки с ЧПУ. Подготовка процесса обработки состоит из следующих основных этапов: разработки технологического процесса; расчета управляющей программы: вычерчивания эскиза расчетно-технологической карты; присвоения геометрическим элементам контура или траектории перемещения инструмента обозначений, принятых для данной системы автоматизации подготовки управляющих программ (САП); записи программы расчета на языке САП; расчета управляющей программы на ЭВМ; контроля управляющей программы на координатографе и внесения необходимых исправлений; пробной обработки детали на станке с ЧПУ; контроля обработанной детали и внесения исправлений в программу расчета, в технологический процесс и т.д.; обработки партии деталей.