Методы обработки металлов резанием.

Методы обработки металлом резанием различаются между собой конструкцией используемого режущего инструмента и характером относительных движений, совершаемых инструментом и обрабатываемой заготовкой.

Заготовку и инструмент закрепляют в рабочих органах металлорежущих станков. Кинематика станков основана на использовании механизмов, сообщающих исполнительным органам только два простейших движения -

вращательное и поступательное. Сочетания и количественные соотношения этих двух движений определяют все известные виды обработки резанием. Комплекс всех движений, сообщаемых заготовке и инструменту, можно разделить на основные и вспомогательные. К основным относят движения процесса резания, а к вспомогательным - движения необходимые для подготовки и завершения обработки резанием.

Основных движений два: D_r - движение резания (главное движение) и D_s -движение подачи.

Движение резания (главное движение) - это движение, определяющее скорость деформирования материала и отделение стружки.

Движение подачи - движение, обеспечивающее врезание режущей кромки инструмента в материал заготовки.

Характер выполняемых работ, вид режущего инструмента и сочетание основных движений определяют метод обработки резанием: точение, сверление,фрезерование, строгание, шлифование, протягивание и т. д.

При точении (Рис. 4) движение резания (вращательное) сообщается заготовке, а движение подачи (поступательное) - инструменту.

Рис.4. Схема точения.

1 - заготовка; 2 - инструмент.

При сверлении (Рис. 5) на сверлильных станках как движение резания (вращательное), так и движение подачи (поступательное) обычно сообщаются инструменту.

Рис.5. Схема сверления.

1 - заготовка; 2 - инструмент.

При фрезеровании движение резания (вращательное) сообщается инструменту, а движение подачи (поступательное) заготовке.

Рис.6. Схема фрезерования.        1 - заготовка; 2- инструмент.

Поверхности на обрабатываемых заготовках.

Заготовки, предназначенные для обработки резанием при изготовлении деталей машин, имеют исходные поверхности. В процессе обработки резанием сзаготовки срезается припуск. При этом срезается исходная поверхность и образуется новая.

Поверхности на заготовках, срезаемые за каждый очередной проход инструмента, принято называть обрабатываемыми поверхностями

Конструктивные элементы режущего инструмента.

Токарные резцы и металлорежущие инструменты всех других видов имеют присоединительную часть в виде державки или корпуса, с помощью которой оникрепятся на металлорежущих станках, и режущую часть, с помощью которой осуществляется процесс срезания стружки. Элементы токарного резца показаны на рис.8.

Рис.8. Элементы токарного резца.

I - режущая часть; II - присоединительная часть.

1 - передняя поверхность; 2 - главная задняя поверхность; 3 - вспомогательная

задняя поверхность; 4 - главная режущая кромка; 5 - вспомогательная режущая

кромка; 6 - вершина резца.

Режущая часть состоит из одного или нескольких конструктивно обособленных режущих элементов (зубьев). Каждый режущий элемент имеет переднюю поверхность 1 и одну или несколько задних поверхностей, из которых одна называется главной задней поверхностью 2, а остальные -вспомогательными задними поверхностями 3. Передняя поверхность обращена по ходу относительного рабочего движения в сторону срезаемого слоя на обрабатываемой заготовке. По передней поверхности перемещается образовавшаяся при резании стружка. Главная задняя поверхность обращена в сторону поверхности резания, а вспомогательная задняя - в сторону обработанной поверхности.

Передняя и главная задняя поверхность, взаимно пресекаясь, образуют главную режущую кромку, а передняя и вспомогательная задняя поверхность -вспомогательную режущую кромку. Точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок носит название вершины режущей части (резца). Режущие кромки и примыкающие к ним контактные поверхности на передней и задней поверхностях лезвия в поперечном сечении имеют форму клина.

Геометрические параметры режущей части.

Положение передних и задних поверхностей, главных и вспомогательных режущих кромок, образующих режущие элементы, координируется относительно корпуса инструмента системой угловых размеров, называемых геометрическими параметрами.

Геометрические параметры, присущие режущим элементам различных инструментов, могут быть рассмотрены на примере проходного токарного резца (Рис. 9).

 Рис.9. Угловые параметры, определяющие положение главной и вспомогательной режущей кромок.

Режущую часть резца «привяжем» к пространственной прямоугольной системе координат с осями X, Y, Z.

Геометрическая ось резца параллельна оси Y, а нижняя опорная плоскость

корпуса совмещена с горизонтальной плоскостью XY. Принимается условие, что ось вращения обрабатываемой заготовки параллельна оси X и расстояния от этой оси и от точки 1 вершины резца до плоскости XY одинаковы. В этом случае принято говорить, что «резец установлен

на высоте оси вращения заготовки». Предполагается так же, что при продольной обработке движение подачи D_s направленно вдоль оси х для врезания главнойрежущей кромки в заготовку.

На чертежах положение главной и вспомогательной режущих кромок определяется в координатной плоскости XY (основная плоскость). Для этого главная и вспомогательная режущие кромки проецируются на эту плоскость. Проекция главной режущей кромки является линия 1'-2'. Она образует с

проекцией вектора подачи D_s' угол φ. Проекция вспомогательной режущей

кромки 1' - 3' образует с линией проекции вектора подачи угол φ'. Углы φ и φ' называются углами резца в плане.

Таким образом, согласно построению главным углом в плане ф называется угол, измеряемый в горизонтальной плоскости между проекцией на нее вектора подачи и проекцией главной режущей кромки. Вспомогательным углом в плане

φ', называется угол, измеряемый в горизонтальной координатной плоскости между проекцией на нее вспомогательной режущей кромки и линией, на которой лежит вектор подачи.

Рис.10. Определение угла наклона главной режущей кромки.Возможны три положения главной режущей кромки.

Главная режущая кромка может быть параллельна или наклонена под некоторым углом к координатной плоскости XY. При этом резцы своими нижними опорными плоскостями совмещены с плоскостью XY. Вершины резцов лежат на одной линии, параллельной оси XY. Резцы установлены так, что их главные режущие кромки лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости XY.

У резца А вершина является самой низкой точкой главной режущей кромки. Главная режущая кромка образует в этом случае положительный угол λ. У резца Б главная режущая кромка целиком лежит на линии М-М, в связи

с чем угол λ = 0.

У резца В вершина является наивысшей точкой главной режущей кромки, а сама главная режущая кромка лежит под линией М-М, образуя с нейотрицательный угол λ.

Углы φ и λ однозначно определяют положение в пространстве главной режущей кромки. В свою очередь, она, как линия, принадлежащая передней иглавной задней поверхностям, определяет их положение в пространстве. Однако, чтобы полностью задать положение передней и главной задней поверхностей, необходимо для каждой из них задать еще по одному угловому параметру. Для передней поверхности - это передний угол γ, а для главной задней поверхности -

главный задний угол α.

Для того чтобы можно было измерить эти углы вводят дополнительно секущую плоскость - главную секущую плоскость А-А (Рис. 11). Главная секущая плоскость - это плоскость перпендикулярная проекции главной режущей кромки на плоскость XY.

 

Рис.11. Углы резца в главной и вспомогательной секущей плоскости.

 

Передний угол γ измеряется в главной секущей плоскости между линиями пресечения ее с передней поверхностью и горизонтальной плоскостью.

Главный задний угол α измеряется в главной секущей плоскости между линиями пересечения ее с главной задней поверхностью и вертикальной плоскостью.

Положение передней поверхности относительно главной задней

поверхности определяет форму клина режущей части и характеризуется углом β (угол заострения). Он измеряется в главной секущей плоскости между линиямипересечения ее с передней и главной задней поверхностями. Таким образом           α + β + γ =90° . Сумма углов α + β = δ называется углом резания. δ = 90 - γ .

Положение передней поверхности и угол φ, однозначно определяют положение вспомогательной режущей кромки. Для полного определения положения вспомогательной задней поверхности используют вспомогательный

задний угол α₁. Его измеряют в сечении режущей части резца вспомогательной секущей плоскостью Б - Б (Рис. 11). Она перпендикулярна проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость XY. Вспомогательный

задний угол α₁ измеряется во вспомогательной секущей плоскости между линиями пересечения ее вспомогательной задней поверхностью и вертикальной плоскостью.

Величина переднего угла γ   оказывает существенное влияние на процесс

стружкообразования. Величина угла γ колеблется в широких пределах от +25     до -10°.

Чем больше величина угла заострения β, тем прочнее режущая часть инструмента и тем лучше условия отвода тепла от режущего лезвия.

Главный задний угол α необходим для уменьшения трения между обрабатываемой деталью и резцом. Обычно угол α принимается в пределах 6-12°.

Главный угол в плане φ, в зависимости от условий обработки принимается равным от 10-90°. Наиболее часто используют резцы с углом           φ =45° Чем меньше угол φ тем более чистой получается поверхность. Но с

уменьшением угла φ увеличивается отжим резца от заготовки, снижается точность обработки, и могут возникнуть вибрации.

Вспомогательный угол в плане φ₁ оказывает большое влияние на чистоту обработанной поверхности и в зависимости от условий обработки выбирается от 0 до 30°.

Величина углов в плане φ и φ' определяет значение угла при вершине

резца ε. Этот угол определяется между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость

φ + φ'+ε=180°

Чем больше этот угол, тем лучше условия отвода тепла от режущих кромок, тем больше стойкость резца.

Угол λ влияет на массивность головки резца и направление схода

стружки. При нулевом или положительном значении угла λ стружка сходит в направлении, обратном подаче и при этом наматывается на заготовку и царапаетобработанную поверхность. Но положительное значение λ делает головку резца массивнее и более стойкой, а потому при обдирочных работах, когда не предъявляется высоких требований к качеству обработанной поверхности,

рекомендуется положительное значение   λ (до +5).

У резцов с отрицательными значениями угла  λ  направления схода

стружки обратные, т.е. от обработанной поверхности к обрабатываемой, но при этом ослабляется головка резца. Поэтому резцы с отрицательными значениями

угла  λ   применяются при чистовой обработке.