Лекция 5. Общие сведения о процессе резания презентация

движение резания и движение подачи.
Главное движение резания – прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания.
Движение подачи – прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения резания, предназначенного для того, чтобы распространить отделение слоя материала на всю обрабатываемую поверхность.
Обрабатываемая поверхность – поверхность заготовки, частично или полностью удаляемая при обработке.
Обработанная поверхность – поверхность, образованная на детали в результате обработки.
Движение подачи может быть непрерывным или прерывистым, т. е. происходящим в перерывах процесса резания.
Главное движение и движение подачи являются формообразующими движениями. Если формообразующих движений больше двух, то одно из них будет главным, а остальные – движениями подачи.

(V, t, S)

Основными элементами режима резания являются: скорость, подача и глубина резания.
Скорость главного движения резания V – скорость рассматриваемой точки режущей кромки инструмента или заготовки в главном движении резания. Для вращательного движения V = πDn/1000 м/мин., откуда n=1000 V/πD, об/мин.
Скорость движения подачи Vs – скорость рассматриваемой точки режущего инструмента или заготовки в движении подачи.
Подача S – путь пройденный рассматриваемой точкой режущей кромки инструмента или заготовки за время определенного цикла. Цикл движения – полный оборот, ход или двойной ход режущего инструмента или заготовки, путь пройденный в единицу времени. Для различных видов обработки различают подачи:

Подача на оборот So – подача соответствующая одному обороту инструмента или заготовки, мм/об.;
Подача минутная Sмин. – путь, пройденный рассматриваемой точкой за одну минуту, мм/мин.; Sмин = n S - при токарной обработке
Подача на ход Sx – подача, соответствующая одному ходу инструмента или заготовки;
Подача на двойной ход S2х – подача, соответствующая одному двойному ходу инструмента или заготовки;
Подача на зуб Sz – подача, соответствующая 1/z So для многозубого инструмента, например фрезы, мм/зуб. Sz = So / Z
Sмин = nфрz Sz , где nфр – скорость вращения фрезы, z – число зубьев фрезы.
Глубина резания t – слой металла, снимаемый в процессе резания. Для токарной обработки t =(D–d)/2.
Если а – припуск на обработку, а i – количество проходов, то а = t· i.

и обработанной поверхностями, замеренное перпендикулярно последней.
Для токарной обработки t =(D–d)/2.

Ширина срезаемого слоя (ширина среза) «b» - расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренное по поверхности резания.

Толщина срезаемого слоя (толщина среза) «а» - расстояние между двумя положениями резца при одном обороте детали, измеренное перпендикулярно ширине реза.
а=S•sinφ; b=t/ sinφ, где φ- главный угол в плане

Основным (машинным, технологическим ) временем называется время, затраченное непосредственно на процесс резания, мин.
То= Lp/nS
В процессе резания срезаемый слой металла превращается в стружку

стружки может изменяться в зависимости от формы и расположения главной режущей кромки

образования стружки протекает различно. В процессе резания срезаемый слой испытывает упругие и пластические деформации. При этом в хрупких материалах преобладают упругие деформации, а у вязких материалов пластические.
Можно рассмотреть процесс образования стружки на примере строгального резца. Под действием силы Р клин режущей части резца вдавливается в металл. Когда давление резца превысит силу сцепления частиц, происходит перемещение слоя снимаемого металла по передней поверхности резца, при этом изгибающий момент приводит или к отделению части срезаемого слоя или к надлому без отделения.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

γ - передний угол;
α - задний угол;
δ - угол резания;
β - угол заострения;
β1 - угол скалывания 25°- 40°
- lск – плоскость скалывания.

имеют различные вид и форму, зависящие от химического состава, структурного состояния и механи­ческих свойств обрабатываемых металлов, толщины срезаемого слоя, значения пе­реднего угла инструмента, скорости ре­зания и прочих менее влияющих факто­ров. И.А. Тиме еще в 1870 году разделил все виды струж­ки по внешнему виду и строению на основные виды.

не связаны или слабо связаны между собой, то такой вид стружки можно назвать элементной. Стружка образуется при обработке сталей пониженной пластичности и при больших толщинах сре­заемого слоя. Образование стружки происходит также при средних значениях используемых в производствен­ных условиях передних углов и скоростей резания


СЛИВНАЯ СТРУЖКА. При резании пластичных металлов с большими ско­ростями резания резцами с большими передними углами и при срезании слоя металла средних и малых толщин пласти­ческая деформация в пределах угла дей­ствия протекает более равномерно и связанные с ней внутренние напряжения тоже распределяются более равномерно по всему деформируемому объему. Следовательно, отсутствуют условия для пе­риодически повторяющихся через равные интервалы рабочего пути резца нарастание напряжений, приводящих к образо­ванию стружки скалывания. Материал сре­заемого слоя подвергается равномерной пластической деформации на всем пути рабочего движения резца. Срезаемая стружка имеет вид непрерывной ленты и не имеет видимых зазубрин и уступов.

Стружки элементные и сливные формируются при резании относительно пластичных мате­риалов — сталей, латуней, алюминиевых сплавов. Скользя по передней поверхности инструмента, стружки изгибаются и обра­зуют винтовые витки большего или мень­шего диаметра. При резании хрупких ме­таллов, таких, как чугуны и бронзы, обра­зование элементной стружки и сливных стружек практически не наблюдается.

взаимно сдвинутых элементов, достаточно прочно соединенных по пло­скостям скалывания, образуя сплошную ленту с ярко выраженными зазубринами.





СТРУЖКА НАДЛОМА. Хрупкие металлы под действием силы, развиваемой лезвием резца, надламывают­ся и разрушаются, образуя мелкие осколки самых разнообразных форм и размеров, полностью отделенные друг от друга. Только в благоприятных спокойных усло­виях резания они могут на некоторое время сохранить взаимно упорядоченное положение благодаря механическому сцеплению неровностей. При слабом сило­вом воздействии это механическое сцеп­ление легко нарушается и стружка, имев­шая вид, схожий со ступенчатой стружкой, рассыпается на отдельные кусочки.

винтовой длинной или короткой, плоской спиральной, элементной дробленой.

Степень дробления каждого из этих видов стружки различна и определяется объемным коэффициентом ω, равным отношению объема стружки к объему сплошного металла такой же массы, как стружка. Удовлетворительной (с точки зрения отвода) считается стружка: винтовая длинная (ω = 50…80), элементная дробленая (ω = 3…6), винтовая короткая (ω = 25…45), неудовлетворительной – прямая лентообразная и путаная стружка (ω > 90).

Очевидно, что формой и размерами стружки необходимо управлять. Это обеспечивается за счет естественного дробления при надлежащем выборе режимов резания, геометрии режущего инструмента, обрабатываемого материала и других условий обработки или за счет искусственного дробления с помощью экранов, кинематических способов, наложением автоколебаний т. д.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

связи с чем он сам обладает способностью резать основной металл.

Нарост:
облегчает процесс резания за счет увеличения переднего угла;
предохраняет поверхность инструмента от износа;
приводит к вибрации и при чистовой обработке увеличивает шероховатость обработанной поверхности.

Борьба с наростом:
- изменение геометрии режущего инструмента;
- подбор СОЖ.

поверхности обработки;
сила подачи Рх, действует в направлении, противоположном подаче;
сила радиальная Рy , направлена перпендикулярно плоскости, образованной силами Рz, Рx.
Рz – главная составляющая, действующая в направлении траектории главного рабочего движения, определяет мощность и крутящий момент, необходимые для процесса резания.
Рx – осевая или сила подачи определяет мощность механизма подачи станка.
Рy – радиальная сила направлена нормально к обработанной поверхности, имеет большое влияние на качество обработанной поверхности.
Соотношение составляющих сил для резца
φ = 45˚, γ = 15˚, λ=0°
Рx = (0,3…0,4) Рz ;
Рy = (0,4…0,5) Рz .

Силы, действующие в процессе резания.
Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы к инструменту или заготовке была приложена сила достаточная для преодоления сопротивления срезаемого слоя металла. На примере точения детали на токарном станке рассмотрим силы, действующие в процессе резания. В общем случае равнодействующая всех сил Р раскладывается по трем взаимно перпендикулярным осям:

разработанные на основе экспериментальных данных многочисленных исследований. При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании и фасонном точении силы резания рассчитывают по формуле:
Рz, x, y = 10 Срtx Sy Vn Kp.
Постоянная Ср и показатели степеней x, y, n для конкретных условий обработки для каждой из составляющей силы резания приводятся в справочной литературе. Поправочный коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов учитывающих фактические условия резания.
Kp= Кмр· Kφp· Kγр· Kλρ· Kr p.
Кмр – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
Kφp – коэффициент, зависящий от главного угла в плане;
Kγр – коэффициент, зависящий от переднего угла инструмента;
Kλρ – коэффициент, зависящий от угла наклона главного лезвия;
Kr p – коэффициент, зависящий от радиуса при вершине резца.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

(задний угол) не оказывает существенного влияния на силы резания.
При изменении угла γ сила Pz изменяется на 1…2% на каждый градус изменения γ.
Угол φ также значительно влияет как на силу Рz в связи с изменением формы и размеров стружки, так и на соотношение сил Рx и Рy.
Угол λ оказывает влияние главным образом на составляющую Рy.
Мощность Nэ, кВт, затрачиваемая на резание со скоростью V, м/мин, равна
Nэ = Рz·V/ 60·1020; Nэ = Mкр·n/ 9750.
Эмпирические формулы для определения сил резания известны практически для всех видов обработки: сверления, зенкерования, развертывания, фрезерования, шлифования.
Крутящий момент, Н·м, и осевую силу, Н, рассчитывают по формулам:
при сверлении Мкр = 10СмDqSyKp, Po = 10CpDqSyKp;
при рассверливании и зенкеровании Мкр = 10СмDq txSyKp; Po = 10Cp txSyKp.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

поверхности, проходящая через главную режущую кромку.
Главный передний угол γ – угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку.
Главный задний угол α – угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.
Угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностями резца.
Угол резания δ – угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.
α + β = δ; δ + γ = 90˚
В плоскости плана резца углы:
Главный угол в плане φ – угол между проекциями главной режущей кромки и направления подачи на опорную плоскость.
Угол при вершине в плане ε угол между проекциями главной и вспомогательной режущей кромкой на опорную плоскость.
Вспомогательный угол в плане φ1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки и направлением подачи.

круглые

По установке относительно обрабатываемой заготовки:
радиальные;
тангенциальные.

По направлению подачи:
- правые;
- левые.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

По конструкции:
- цельные;
- составные;
- сварные;
- составные с механическим креплением пластин и т. д.


По материалу режущей части :
- из быстрорежущей стали;
- с пластинками из твердого сплава;
- из минералокерамики и сверхтвердых синтетических материалов.

По виду обработки:
- проходные прямые; , - подрезные;
проходные отогнутые, - фасочные;
упорные; - пазовые;
фасонные; - расточные упорные;
расточные, - отрезные
державочные расточные; - специальные.

фасонных поверхностей;
- пазов;
- прорезки;
- отрезки;
- нарезания резьбы и зубьев.

По способу крепления в каждой группе выделяют фрезы:
- концевые, закрепляемые с помощью хвостовиков (диаметр до 80 мм);
- насадные, закрепляемые на оправках или посадочных концах шпинделей станков (диаметр фрезы от 40 мм и выше).

По материалу рабочей (режущей) части:
Цельные: – из быстрорежущей стали,
- из твердого сплавы;
Насадные: - из быстрорежущей стали;
- из твердого сплава;
- из минералокерамики,
- из сверхтвердых синтетических материалов.
По конструкции:
- цельные;
- сборные.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

быстрорежущих сталей или напайными с твердосплавными пластинами;
- неперетачиваемыми пластинами из минералокерамики или твердых сплавов.

Фрезы цельные состоят из:
рабочей режущей части: - на цилиндрической поверхности (цилиндрические фрезы);
- на торцевой поверхности (торцевые фрезы);
- на торцевой и цилиндрической (двухсторонние фрезы);
- на двух торцевых и заключенной между ними цилиндрической части (трехсторонние фрезы).
корпуса : - в виде хвостовика у концевого инструмента;
- в виде втулочного или дискового тела у насадного инструмента.

Фрезы сборные состоят из:
- корпуса;
- режущих элементов: - перетачиваемые в сборе или вне фрезы ножи (точность взаимного расположения режущих элементов определяется качеством их заточки или установки
- неперетачиваемые пластинки (геометрические параметры фрез постоянны и определяются конструкцией фрезы, точность взаимного расположения
режущих кромок определяется точностью исполнения базовых поверхностей корпуса и точность исполнения пластин.
- крепежных элементов.

Определение сил резания при фрезеровании аналогично определению сил резания при точении.
При этом каждый зуб рассматривается как отдельный резец, и полученный для него результат умножается на число зубьев одновременно находящихся в зоне резания.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

различных типов;
- рассверливание отверстий сверлами, зенкерами;
- растачивание расточными резцами;
- обработка отверстий под различного рода соединения зенкерами, развертками, расточными резцами, шлифовальными кругами.

Основные виды сверл:
- спиральные;
- сверла одностороннего резания пушечные;
- ружейные;
- сверла с внутренним отводом стружки;
- сверла с эжекторным отводом стружки.

Сверла с внутренним и эжекторным отводом стружки предназначены для обработки глубоких отверстий с точностью Н10…Н12 на специальных станках. Головка для эжекторного сверления имеет режущие и направляющие твердосплавные пластины, припаиваемые к корпусу. СОЖ подается через зазор между внутренней и наружной трубами и радиальными отверстиями головки. Отвод СОЖ и стружки осуществляется через отверстие во внутренней трубе.
Сверла с внутренним отводом стружки по конструкции и назначению подобны сверлам с эжекторным отводом стружки, но имеют только одну наружную трубу. СОЖ подается в зазор между трубой и обработанным отверстием с помощью специального патрона. Отвод стружки осуществляется по внутреннему каналу сверла и трубы.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

подготовленных отверстий.
Зенкеры подразделяются:
По способу крепления на станке:
- концевые (с цилиндрическим или коническим хвостовиком);
- насадные.
По конструкции зенкеры концевые напоминают сверла, но без поперечной кромки. Как правило, они имеют большее число зубьев, состоят из рабочей части и хвостовика. На рабочей части имеются стружечные канавки, которые могут быть прямыми или винтовыми.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

к торцам.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

Цековки с направляющей цапфой – многолезвийный инструмент для обработки цилиндрических углублений и подрезки глухих торцов.

Ra2,5…0,63.
Развертки:
- цилиндрические;
- конические.
Процесс развертывания:
уменьшенные припуски на обработку;
увеличенное число зубьев, участвующих одновременно в работе;
малая толщина и большая ширина стружки;
надежное направление развертки по отверстию за счет цилиндрической калибрующей части;
ориентация развертки по отверстию при врезании режущей части.
Для обеспечения центрирования развертки по отверстию применяют "плавающие патроны", удлиненные оправки для крепления разверток.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ