- •Донецкий национальный технический университет кафедра технологии машиностроения конспект лекций
- •Основы обработки резанием деталей машин
- •Современные представления о процессе резания
- •1 Предмет, цель и задачи курса
- •2 История развития науки о резании
- •3 Понятие о системе резания
- •3. Быстрорежущие стали
- •4. Вольфрамовые твердые сплавы (металлокерамика)
- •Инструментальные материалы
- •1. Основные требования к инструментальным материалам
- •2. Углеродистые и легированные инструментальные стали
- •5. Безвольфрамовые твердые сплавы и минералокерамика
- •6. Абразивные материалы
- •7 Сверхтвердые материалы
- •Движения при резании. Системы координат
- •1 Основные движения при резании и элементы режима резания
- •2 Системы координат и координатные плоскости
- •Геометрические параметры инструментов
- •1 Поверхности и элементы режущего лезвия
- •2 Геометрические параметры резцов
- •Элементы срезаемого слоя
- •Элементы срезаемого слоя при точении
- •Виды стружки и условия ее образования
- •1 Классификация стружек
- •2 Образование стружки скалывания
- •3 Образование сливной стружки
- •Характеристики пластической деформации стружки
- •1 Схема стружкообразования с единственной условной плоскостью сдвига
- •2 Основные характеристики пластической деформации стружки
- •Контактные процессы на передней поверхности
- •1 Нарост при резании металлов
- •2. Контактные процессы на передней поверхности
- •Силы и работа резания.
- •1 Силы резания при точении
- •2 Работа резания и её составляющие
- •Тепловые явления при резании. Температура резания
- •1 Источники теплоты при резании
- •2 Температура резания
- •Износ и стойкость режущих инструментов
- •1 Физические закономерности изнашивания инструментов
- •2 Внешняя картина изнашивания лезвий инструментов
- •3 Стойкость режущих инструментов
- •Качество обработанной поверхности
- •1 Показатели качества поверхностей деталей
- •2 Формирование шероховатости поверхностного слоя
- •Абразивная обработка
- •1 Особенности процесса шлифования
- •2 Виды шлифования. Элементы режима резания при шлифовании
- •Повышение эффективности механообработки
- •1 Резание с применением технологических сред
- •2 Резание инструментами с повышенными эксплуатационными свойствами
Повышение эффективности механообработки
1 Резание с применением технологических сред
2 Резание инструментами с повышенными эксплуатационными свойствами
1 Резание с применением технологических сред
Применение при обработке резанием смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС) повышает период стойкости режущего инструмента, уменьшает силы резания, улучшает качество обработанной поверхности детали, а следовательно, и ее эксплуатационные характеристики. Применение технологических сред — одно из основных направлений интенсификации процесса механической обработки различных материалов.
Все виды СОТС, несмотря на конкретные области их применения, должны удовлетворять следующим требованиям:
1) не снижать эксплуатационные характеристики деталей, изготовленных при их применении, прежде всего коррозионную стойкость и прочность;
2) быть устойчивыми при эксплуатации и хранении;
3) не воспламеняться при температурах, сопровождающих процесс резания;
4) не оказывать аллергического, дерматического или иного вредного воздействия на организм человека;
5) не выделять в процессе эксплуатации пену, дым, клейкие вещества, не смешиваться с машинными маслами;
6) не оказывать окрашивающего или коррозионного действия на узлы и механизмы станка.
Технологическая среда в процессе резания оказывает следующие действия.
Смазочное действие. Цель применения СОТС — снижение интенсивности изнашивания режущего инструмента, улучшение качества обработанной поверхности и повышение производительности труда. Достичь этого можно направленным воздействием на элементарные физико-механические и механохимические процессы, протекающие при резании металлов.
В результате смазочного действия технологической среды уменьшаются схватывание, фрикционный нагрев и силы трения при перемещении стружки и обрабатываемого металла по передней и задней поверхностям инструмента.
Охлаждающее действие. В результате этого действия изменяется температурное поле инструмента, заготовки, стружки, что влияет на период стойкости инструмента, точность обработки, шероховатость и остаточные напряжения в поверхностном слое, форму стружки. При лезвийной обработке это наблюдается, когда скорость резания менее 150 м/мин, а при более высоких скоростях температура обрабатываемой заготовки стабилизируется.
Снижение температуры резания при применении СОТС обеспечивается за счет активного теплоотвода с незанятых стружкой рабочих поверхностей инструмента и, в меньшей степени, с самой стружки. Исходя из прямой взаимосвязи между температурой резания и периодом стойкости инструмента, можно прогнозировать положительное влияние охлаждения.
Моющее действие. Оно определяется степенью очистки обрабатываемой детали и инструмента в зоне резания от шлама, содержащего мелкие частицы стружки, обрабатываемого металла, инструментального материала, которые удерживаются на поверхности твердых тел электростатическими, электромагнитными и механическими силами. Чем меньше частицы шлама, тем легче они проникают в микронеровности на поверхности инструмента и детали и тем прочнее там удерживаются, ухудшая технологические показатели процесса обработки.
Защитное и упрочняющее действие. СОТС способствует повышению эксплуатационных характеристик деталей. Высоким защитным действием обладают, в частности, инертные газы. Обработка в их атмосфере титановых сплавов предохраняет поверхностный слой от разупрочнения в результате диспергирования в него атомов азота, водорода, кислорода. Это существенно повышает прочность сплавов при циклических нагрузках. В ряде случаев путем правильного подбора компонентов технологической среды можно нанести на поверхность детали пленку ингибиторов коррозии.
Разновидности технологических сред и области их применения
Номенклатура технологических сред, используемых при обработке металлов резанием, чрезвычайно разнообразна. Среди них жидкие, твердые и газообразные вещества. К жидким технологическим средам по современной классификации относятся: водные растворы органических и неорганических веществ; растворы эмульсолов, образующих в воде грубые дисперсии или микроэмульсии; масла различной вязкости; быстроиспаряющиеся жидкости; расплавы металлов, солей и других веществ.
Наиболее распространенными являются жидкие среды на основе концентратов типа «Укрииол», «Аквол», эмуль-солов, масляных жидкостей серий ОСМ, ЛЗ и В, а также масел серии МР.
Базовый ассортимент таких смазочно-охлаждающих жидкостей включает 25 водосмешиваемых и 21 масляную. В состав жидких технологических сред входят присадки на основе животных или растительных жиров, органических кислот; содержащие соединения серы, фосфора, галогенов и других активных элементов, а также растворимые полимеры, комплексные металлоорганические соединения и другие вещества.
Широкое распространение среди твердых смазочных материалов получил дисульфид молибдена, но можно использовать и другие вещества — графит, йодиды, сульфиды и селениды металлов, нитрид бора и др. Смазочное действие в этом случае обеспечивается за счет своеобразной структуры этих материалов. Их кристаллическая решетка состоит из множества параллельных слоев. Связь между атомами внутри слоя значительно сильнее, чем между атомами, расположенными в соседних слоях. В результате слои легко скользят друг относительно друга.